JP2010037446A - Aqueous solution for clathrate hydrate formation, heat-storage agent, process for producing clathrate hydrate or slurry thereof, method for storing/radiating heat, and method for preparing aqueous solution for forming latent-heat-storage agent or major component thereof - Google Patents

Aqueous solution for clathrate hydrate formation, heat-storage agent, process for producing clathrate hydrate or slurry thereof, method for storing/radiating heat, and method for preparing aqueous solution for forming latent-heat-storage agent or major component thereof Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat-storage agent that can store a large quantity of cold heat in the temperature range of 3-15°C, is highly effective in preventing supercooling, and can retain the supercooling-preventing effect even when solidification and melting of the hydrate is frequently repeated, also to provide an aqueous solution that enables the formation of a clathrate hydrate serving as a principal component of the heat-storage agent, method for producing the clathrate hydrate, etc. <P>SOLUTION: The clathrate hydrate is produced by preparing an aqueous solution containing tri-n-butyl-n-pentyl ammonium bromide as a solute and tetra-iso-pentyl ammonium bromide as a supercooling inhibitor, wherein, the weight proportion of the tetra-iso-pentyl ammonium bromide to the tri-n-butyl-n-pentyl ammonium bromide is in a given range, then by cooling the aqueous solution to or below the hydrate forming temperature. The heat-storage agent contains the clathrate hydrate as a major component. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、冷暖房などの空調設備や、食品等の冷却装置に用いられる蓄熱剤、その蓄熱剤の主成分として含まれる包接水和物の製造方法、その包接水和物を生成するための水溶液などに関する。   The present invention relates to a heat storage agent used in air-conditioning equipment such as air conditioning and cooling devices such as foods, a method for producing clathrate hydrate contained as a main component of the heat storage agent, and to produce the clathrate hydrate Relates to an aqueous solution of

なお、次に掲げる用語の定義又は解釈は、以下のとおりとする。この用語の意味又は解釈は、本発明の技術的範囲が均等の範囲にまで及ぶことを妨げるものではない。
(1)複数の分子が適当な条件下で組み合わさって結晶ができるとき、一方の分子(ホスト分子)が籠状、トンネル形、層状または網状構造をつくり、その隙間に他の分子(ゲスト分子)が入りこんだ構造の化合物(包接化合物)のうち、ホスト分子が水分子であるものを「包接水和物」という。
ホスト分子である水分子が構成する籠状、トンネル形、層状または網状構造が不完全であっても、その隙間に他の分子(ゲスト分子)が入りこんだ構造の化合物であれば「包接水和物」に含まれる。簡便のため、「包接水和物」を「水和物」と略称する場合がある。
The following terms are defined or interpreted as follows: The meaning or interpretation of this term does not preclude the technical scope of the present invention from reaching an equivalent scope.
(1) When a plurality of molecules combine to form a crystal under appropriate conditions, one molecule (host molecule) forms a cage, tunnel, layer, or network structure, and another molecule (guest molecule) in the gap ) In which a host molecule is a water molecule among compounds having a structure in which (
Even if the cage, tunnel, layer, or network structure of the water molecule that is the host molecule is incomplete, any compound that has a structure in which another molecule (guest molecule) enters the gap will be Included in “Japanese”. For convenience, the “clathrate hydrate” may be abbreviated as “hydrate”.

(2)「水和物生成温度」とは、包接水和物のゲスト分子を溶質とする水溶液を冷却したとき、包接水和物が生成する平衡温度をいう。当該水溶液のゲスト分子の濃度などにより包接水和物が生成する温度が変動する場合であっても、これを「水和物生成温度」という。ゲスト分子が異なる複数種の包接水和物が含まれている場合には、「水和物生成温度」には温度幅がある場合が多いので、横軸を温度、縦軸を比熱としたグラフにおいて比熱のピーク値をもって「水和物生成温度」と定義する。簡便のため、「水和物生成温度」を水和物の「融点」又は「凝固点」という場合がある。 (2) “Hydrate formation temperature” refers to an equilibrium temperature at which clathrate hydrate is produced when an aqueous solution containing guest molecules of clathrate hydrate as a solute is cooled. Even when the temperature at which clathrate hydrate is generated varies depending on the concentration of guest molecules in the aqueous solution, this is referred to as “hydrate formation temperature”. When there are multiple types of clathrate hydrates with different guest molecules, the hydrate formation temperature often has a temperature range, so the horizontal axis is the temperature and the vertical axis is the specific heat. The peak value of specific heat in the graph is defined as “hydrate formation temperature”. For convenience, the “hydrate formation temperature” may be referred to as the “melting point” or “freezing point” of the hydrate.

(3)包接水和物のゲスト分子を溶質とする水溶液を水和物生成温度以下に冷却すると当該包接水和物が生成するという意味で、当該水溶液を「原料溶液」という場合がある。
(4)「調和融点」とは原料溶液を冷却することにより水和物を生成させる際、水溶液(液相)から水和物(固相)に変相する前後の組成が変わらない場合(例えばもとの水溶液中のゲスト分子濃度と同じゲスト分子濃度の水和物が冷却されて生成するとき)の温度をいう。水溶液のゲスト分子の濃度により包接水和物が生成する温度(融点)が変動するが、縦軸を融点温度、横軸を濃度とした状態図では極大点が調和融点となる。
(5)「調和濃度」とは、調和融点を与える原料溶液の濃度をいう。
(6)「調和水溶液」とは、調和融点を与える濃度の原料溶液をいう。
(3) The aqueous solution may be referred to as a “raw material solution” in the sense that the clathrate hydrate is produced when the aqueous solution containing the guest molecule of the clathrate hydrate as a solute is cooled below the hydrate formation temperature. .
(4) “Harmonic melting point” refers to the case where the composition before and after phase change from an aqueous solution (liquid phase) to a hydrate (solid phase) does not change when a hydrate is produced by cooling the raw material solution (for example, Temperature when the hydrate having the same guest molecule concentration as that of the original aqueous solution is cooled and formed. Although the temperature (melting point) at which clathrate hydrate is generated varies depending on the concentration of guest molecules in the aqueous solution, the maximum point is the harmonic melting point in the state diagram in which the vertical axis indicates the melting point temperature and the horizontal axis indicates the concentration.
(5) “Harmonic concentration” refers to the concentration of a raw material solution that gives a harmonic melting point.
(6) “Harmonic aqueous solution” refers to a raw material solution having a concentration that provides a harmonic melting point.

(7)「スラリー」とは、液体中に固体粒子が分散又は懸濁した状態又はその状態にある物質をいう。沈降しがちな固体粒子を浮遊状態とするために界面活性剤を添加したり、機械的に攪拌することもあるが、液体中に固体粒子が分散又は懸濁している限り、「スラリー」という。液体中に固体粒子が分散又は懸濁している限り、その分散又は懸濁が不均一なものであっても、「スラリー」という。 (7) “Slurry” refers to a substance in which solid particles are dispersed or suspended in a liquid or a substance in that state. A surfactant may be added or mechanically stirred to make solid particles that tend to settle down, but as long as the solid particles are dispersed or suspended in the liquid, it is called “slurry”. As long as the solid particles are dispersed or suspended in the liquid, even if the dispersion or suspension is not uniform, it is referred to as “slurry”.

(8)「蓄熱剤」とは、熱エネルギーを蓄積する効果又は性質を有し、蓄熱用途に使用される物質をいう。熱エネルギーを蓄積する効果又は性質を有し、蓄熱用途に使用される物質である限り、複数種類の物質からなるか否か、添加物を含んでいるか否か、液体状態、固体状態或いはスラリー状態で使用されるか否か、容器やカプセルに収容されているか否か等は問わず、「蓄熱剤」とされる。「蓄熱剤」のうち、主に潜熱に相当する熱エネルギーを蓄積するものであるものを「潜熱蓄熱剤」、主に顕熱の熱エネルギーを蓄積するものであるものを「顕熱蓄熱剤」という場合がある。
包接水和物は、潜熱に相当する熱エネルギーを蓄積する効果又は性質を有し、蓄熱用途に使用されるので、「蓄熱剤」、特に「潜熱蓄熱剤」となり得る。
(8) “Heat storage agent” refers to a substance having an effect or property of storing heat energy and used for heat storage. As long as it has the effect or property of storing thermal energy and is a material used for heat storage, it is composed of multiple types of materials, whether it contains additives, liquid state, solid state or slurry state Regardless of whether it is used in a container, whether it is contained in a container or a capsule, etc., it is regarded as a “heat storage agent”. Among “thermal storage agents”, those that mainly store thermal energy corresponding to latent heat are “latent heat storage agents”, and those that mainly store sensible heat energy are “sensible heat storage agents”. There is a case.
The clathrate hydrate has an effect or property of accumulating heat energy corresponding to latent heat and is used for heat storage applications, and thus can be a “heat storage agent”, particularly a “latent heat storage agent”.

(9)蓄熱剤の「主成分」とは、蓄熱剤が有する熱エネルギーを蓄積する効果又は性質の発現に寄与する又はその発現の原因となる当該蓄熱剤の構成成分であって、その構成成分として存在するが故にその蓄熱剤が蓄熱用途に使用されるものをいう。そのような構成成分である限り、複数種類の物質からなるか否か、添加物を含んでいるか否か、液体状態、固体状態或いはスラリー状態で使用されるか否か、量が多いか少ないか、容器やカプセルに収容されているか否か等は問わず、当該蓄熱剤の「主成分」とされる。
包接水和物又はそのスラリーが蓄熱剤又はその「主成分」として使用される場合、その包接水和物のゲスト分子は当該蓄熱剤の「主成分」となり得る。
包接水和物のゲスト分子の調和水溶液は、それを原料溶液として冷却すると、液相から固相に変相する前後で組成が変わらず、調和水溶液それ自体が包接水和物に変相してゆく様相を呈する。この点に着目すると、包接水和物が蓄熱剤又はその「主成分」として使用される場合、そのゲスト分子の調和水溶液はそれ自体で蓄熱剤の「主成分」であるといえ、他面において、特に冷却されて固化した後においては蓄熱剤そのものといえる。
蓄熱剤の「主成分」を「蓄熱剤主成分」という場合がある。
(9) The “main component” of the heat storage agent is a constituent component of the heat storage agent that contributes to the expression of the effect or property of accumulating the heat energy possessed by the heat storage agent or causes the expression thereof, and the component Therefore, the heat storage agent is used for heat storage applications. As long as it is such a component, whether it is composed of multiple types of substances, whether it contains additives, whether it is used in liquid state, solid state or slurry state, whether the amount is large or small Regardless of whether it is contained in a container or a capsule, it is regarded as the “main component” of the heat storage agent.
When the clathrate hydrate or slurry thereof is used as a heat storage agent or its “main component”, the guest molecules of the clathrate hydrate can be the “main component” of the heat storage agent.
When the harmonic aqueous solution of the clathrate hydrate guest molecule is cooled as a raw material solution, the composition does not change before and after the phase change from the liquid phase to the solid phase, and the harmonic aqueous solution itself changes into the clathrate hydrate. It looks like it is going. Focusing on this point, when clathrate hydrate is used as a heat storage agent or its “main component”, it can be said that the harmonious aqueous solution of the guest molecule is itself the “main component” of the heat storage agent. In particular, after cooling and solidifying, it can be said that the heat storage agent itself.
The “main component” of the heat storage agent may be referred to as “the main component of the heat storage agent”.

潜熱蓄熱剤は、顕熱蓄熱剤に比べて蓄熱密度が高く、相変化温度が一定であり、熱の取り出し温度が安定である等の利点があるため、種々の用途に実用化されている。例えば、空調システムにおいては設備費や運転費の削減のため、熱媒体を輸送するポンプ動力の低減が求められており、熱輸送密度を増大させるために蓄熱密度の高い潜熱蓄熱剤を用いることが検討されている。   Since the latent heat storage agent has advantages such as a higher heat storage density than the sensible heat storage agent, a constant phase change temperature, and a stable heat extraction temperature, it has been put to practical use in various applications. For example, in an air conditioning system, a reduction in pump power for transporting a heat medium is required in order to reduce equipment costs and operating costs, and in order to increase heat transport density, a latent heat storage agent having a high heat storage density is used. It is being considered.

このような潜熱蓄熱剤として、テトラアルキルアンモニウム化合物の包接水和物が知られている(特許文献1、特許文献2)。
テトラアルキルアンモニウム化合物の包接水和物は、その生成の際の潜熱が大きいため、比較的蓄熱量が大きく、パラフィンのように可燃性ではないため取り扱いも容易であり、非常に有用な蓄熱剤である。また、テトラアルキルアンモニウム化合物の包接水和物は、調和融点が氷の融点の0℃よりも高いため、蓄熱剤を冷却して水和物を生成する際の冷媒の温度が高くてよく、冷凍機の成績係数(COP)が高くなり省エネルギーが図れるという利点もある(特許文献3)。
As such a latent heat storage agent, a clathrate hydrate of a tetraalkylammonium compound is known (Patent Document 1, Patent Document 2).
The clathrate hydrate of tetraalkylammonium compound has a large latent heat during its generation, so it has a relatively large amount of heat storage and is not flammable like paraffin, so it is easy to handle and is a very useful heat storage agent. It is. In addition, the clathrate hydrate of the tetraalkylammonium compound has a harmonic melting point higher than 0 ° C., which is the melting point of ice, so the temperature of the refrigerant when the heat storage agent is cooled to produce a hydrate may be high, There is also an advantage that the coefficient of performance (COP) of the refrigerator is increased and energy can be saved (Patent Document 3).

原料溶液を冷却して、水和物生成温度(融点又は凝固点)に達してさらに低温になっても水和物が生成されず水溶液の状態を保っている状態又は現象を過冷却状態若しくは過冷却現象(以下、単に「過冷却」という場合がある)というが、水和物を蓄熱剤に用いる場合にはこの過冷却の程度、即ち過冷却度が大きいと、原料溶液の冷却温度(冷媒により冷却している場合には冷媒温度)を低くしなければならず、また水和物の生成が遅延するなど問題となる。したがって、過冷却度をできるだけ小さくし、過冷却を防止又は抑制すること(以下、単に「過冷却防止」という場合がある)が重要である(特許文献4参照)。   When the raw material solution is cooled to reach the hydrate formation temperature (melting point or freezing point) and reach a lower temperature, the hydrate is not generated and the state or phenomenon in which the aqueous solution is maintained is supercooled or supercooled. This phenomenon (hereinafter sometimes referred to simply as “supercooling”) is used. However, when a hydrate is used as a heat storage agent, if the degree of supercooling, that is, the degree of supercooling is large, the cooling temperature of the raw material solution (depending on the refrigerant) When cooling, the refrigerant temperature) must be lowered, and the formation of hydrates is delayed. Therefore, it is important to make the degree of supercooling as small as possible to prevent or suppress supercooling (hereinafter, simply referred to as “supercooling prevention”) (see Patent Document 4).

従来、例えば微粒子を原料溶液に混入して、これを水和物の核生成材として機能させることにより(特許文献5)、或いは、過冷却防止の効果又は性質を有する薬剤、即ち過冷却防止剤を原料溶液に添加することにより過冷却を防止又は抑制する試みがなされてきた。   Conventionally, for example, by mixing fine particles into a raw material solution and causing it to function as a nucleation material of hydrate (Patent Document 5), or a drug having an effect or property of preventing supercooling, that is, a supercooling inhibitor Attempts have been made to prevent or suppress overcooling by adding to the raw material solution.

特公昭57−35224号公報Japanese Patent Publication No.57-35224 特許第3641362号公報Japanese Patent No. 3641362 特開2007−40641号公報JP 2007-40641 A 特開2001−343139号公報JP 2001-343139 A 特許第3407659号公報Japanese Patent No. 3407659

しかし、原料溶液に微粒子を混入させるという特許文献5の手法には、その原料溶液に微粒子が均一に分散されていないと過冷却防止の効果が原料溶液に広く行き渡らず、顕在化するのに時間がかかるという問題や、水和物の生成又は凝固と融解とを繰り返すと微粒子が原料溶液から分離されて過冷却防止の効果がなくなるという問題がある。   However, in the method of Patent Document 5 in which fine particles are mixed in the raw material solution, the effect of preventing overcooling does not spread widely to the raw material solution unless the fine particles are uniformly dispersed in the raw material solution, and it takes time to manifest. There is a problem that it takes time, and if the formation or coagulation and melting of the hydrate is repeated, the fine particles are separated from the raw material solution and the effect of preventing overcooling is lost.

他方、原料溶液に過冷却防止剤を添加するという後者の手法にも問題がある。例えば、過冷却が生じた場合又は過冷却が生じることを見込んで、原料溶液中に過冷却防止剤を供給する場合には、微粒子を添加する場合と類似の問題が生じる。即ち、適時に過冷却防止剤を原料溶液に供給したとしても過冷却防止剤は直ちに水溶液全体に行き渡るわけではないので、過冷却防止効果が水溶液全体に及ぶまでには時間がかかり、全体として過冷却を十分又は短時間に防止又は抑制することができない。この問題は、蓄熱のたびに包接水和物の生成時間が変動しないように(換言すれば包接水和物の生成が安定的であるように)する必要がある場合や蓄熱を短時間で行う必要から包接水和物の生成を急速に行う必要がある場合には、解決すべき大きな課題となる。それ故、はじめに原料溶液に添加しておけば過冷却防止の効果が生じる過冷却防止剤があれば、それにこしたことはない。   On the other hand, there is a problem with the latter method of adding a supercooling inhibitor to the raw material solution. For example, in the case where supercooling occurs or when supercooling is expected and supercooling inhibitor is supplied to the raw material solution, a problem similar to that in the case of adding fine particles occurs. That is, even if the supercooling inhibitor is supplied to the raw material solution in a timely manner, the supercooling inhibitor does not immediately spread over the entire aqueous solution. Therefore, it takes time until the supercooling prevention effect reaches the entire aqueous solution. Cooling cannot be prevented or suppressed sufficiently or in a short time. The problem is that it is necessary to prevent the clathrate hydrate formation time from changing every time the heat is stored (in other words, the clathrate hydrate formation is stable) If it is necessary to rapidly produce clathrate hydrates from the need to do in step 1, it becomes a big problem to be solved. Therefore, if there is a supercooling preventive agent that produces an effect of preventing supercooling if it is first added to the raw material solution, it will not be damaged.

尤も、はじめに原料溶液に過冷却防止剤を添加しておけば過冷却防止の効果が生じる場合であっても、原料溶液への過冷却防止剤の添加量が不適切であると、当初準備した原料溶液の水和物生成温度が過度に変化したり、予定していた蓄熱量を確保できなくなる場合がある。また、過冷却防止の効果が時間の経過に伴い劣化しないとも限らない。例えば蓄熱剤の実際の使用環境では、蓄熱と放熱(以下、まとめて「蓄放熱」という場合がある)、即ち包接水和物の生成又は凝固と融解とが頻繁に繰り返される。このような蓄熱と放熱の繰返しにより、過冷却防止効果の経時的な劣化が起こることがある。   However, the initial preparation was made that the amount of the supercooling inhibitor added to the raw material solution was inappropriate even if the supercooling inhibitor was added to the raw material solution at first, even if the effect of preventing the supercooling would occur. There are cases where the hydrate formation temperature of the raw material solution changes excessively or the amount of heat storage that is planned cannot be secured. Further, the effect of preventing overcooling does not necessarily deteriorate with time. For example, in the actual use environment of the heat storage agent, heat storage and heat dissipation (hereinafter sometimes collectively referred to as “storage heat dissipation”), that is, clathrate hydrate generation or solidification and melting are frequently repeated. Such repeated heat storage and heat dissipation may cause deterioration of the overcooling prevention effect over time.

これに対し発明者らは臭化テトラnブチルアンモニウム水溶液を主成分とする蓄熱剤に弗化テトラnブチルアンモニウム(TBAF)、またはその水溶液を過冷却解除剤として添加することにより短時間で過冷却が解除されること、すなわち、蓄熱を短時間で行えること、さらに蓄熱・放熱を頻繁に繰り返しても過冷却防止効果に経時的な劣化が起こらないことを見出した。(特開2007−246778号公報)   On the other hand, the inventors supercooled in a short time by adding tetranbutylammonium fluoride (TBAF) or its aqueous solution as a supercooling release agent to a heat storage agent mainly composed of tetranbutylammonium bromide aqueous solution. Has been found that heat storage can be performed in a short time, and that overcooling prevention effects do not deteriorate over time even when heat storage and heat release are repeated frequently. (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-246778)

一方、弗化テトラnブチルアンモニウムはフッ素を含有しているため、水溶液中ではフッ素イオンとなりアルミニウムや炭素鋼などの金属を腐食しやすいという性質がある。この腐食問題についても発明者らは亜硫酸塩またはチオ硫酸塩のナトリウム塩、リチウム塩などの脱酸型腐食抑制剤が腐食抑制に効果的であることを見出した。
この脱酸型腐食抑制剤を添加する方法は蓄熱剤を使用する環境が空気や酸素の遮断された環境である場合には有効であるが、弗化テトラnブチルアンモニウムを添加した蓄熱剤を使用する環境に空気や酸素が断続的または連続的に侵入する場合、あるいは該蓄熱剤を大気開放下で使用する場合には、存在する酸素の量に応じた量の脱酸型腐食抑制剤が存在するように濃度を維持して添加しなければならない。空気、または酸素の侵入が長期間にわたって継続する場合、これに対応して脱酸型腐食抑制剤を添加すると脱酸型腐食抑制剤と酸素との反応生成物が蓄積され、蓄熱剤の組成バランスが崩れ、融点の変化、使用温度範囲における潜熱量の減少、過冷却防止効果の低下を招く恐れがある。
On the other hand, tetra-n-butylammonium fluoride contains fluorine, so that it becomes a fluorine ion in an aqueous solution and tends to corrode metals such as aluminum and carbon steel. Regarding the corrosion problem, the inventors have found that a deoxidation type corrosion inhibitor such as sodium salt or lithium salt of sulfite or thiosulfate is effective for inhibiting corrosion.
This method of adding a deoxidizing type corrosion inhibitor is effective when the environment in which the heat storage agent is used is an environment where air and oxygen are blocked, but the heat storage agent to which tetra nbutylammonium fluoride is added is used. When air or oxygen invade into the environment to be intermittently or continuously, or when the heat storage agent is used in the open air, there is a deoxidizing corrosion inhibitor in an amount corresponding to the amount of oxygen present. So as to maintain the concentration. When intrusion of air or oxygen continues over a long period of time, adding a deoxidizing corrosion inhibitor correspondingly accumulates reaction products of the deoxidizing corrosion inhibitor and oxygen, and the composition balance of the heat storage agent May collapse, causing a change in melting point, a decrease in the amount of latent heat in the operating temperature range, and a decrease in the effect of preventing overcooling.

また、他の腐食抑制剤として、ポリリン酸塩、トリポリリン酸塩、テトラポリリン酸塩、燐酸水素二塩、ピロ燐酸塩またはメタ珪酸塩のナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、リチウム塩などの被膜形成型腐食抑制剤があるが、蓄熱剤を使用する環境に空気や酸素が断続的または連続的に侵入する場合、あるいは該蓄熱剤を大気開放下で使用する場合には、十分な腐食抑制性能が発揮されないことがある。   Other corrosion inhibitors include polyphosphate, tripolyphosphate, tetrapolyphosphate, dihydrogen phosphate, pyrophosphate or metasilicate sodium salt, potassium salt, calcium salt, lithium salt, etc. There is a type of corrosion inhibitor, but when air or oxygen enters the environment where the heat storage agent is used intermittently or continuously, or when the heat storage agent is used in the open atmosphere, sufficient corrosion inhibition performance is achieved. It may not be demonstrated.

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、原料溶液を冷却して包接水和物を生成する際、原料溶液の過冷却度を低減又は過冷却を防止又は抑制することができる技術、原料溶液中における水和物の生成又は凝固と融解とを頻繁に繰返しても過冷却防止効果の低下を起こりにくくすることができる技術並びにこれらに関連する技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. When the clathrate hydrate is produced by cooling the raw material solution, the degree of supercooling of the raw material solution is reduced or the supercooling is prevented. Technology that can be suppressed, technology that can make it difficult to reduce the effect of preventing overcooling even when hydrate formation or solidification and melting in a raw material solution is repeated frequently are provided, and technology related thereto The purpose is to do.

本発明の第1の形態に係る包接水和物生成用の水溶液は、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウム(TBPAB)を溶質として含み、臭化テトラisoペンチルアンモニウム(TiPAB)が過冷却防止剤として添加されていることを特徴とするものである。   The aqueous solution for clathrate hydrate formation according to the first aspect of the present invention contains tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide (TBPAB) as a solute, and tetraisopentylammonium bromide (TiPAB) is a supercooling inhibitor. It is characterized by being added as.

本発明の第2の形態に係る包接水和物生成用の水溶液は、第1の形態に係る水溶液であって、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムを溶質として含む水溶液に対する臭化テトラisoペンチルアンモニウムの重量比率が、0.5%以上
5.0%以下であることを特徴とするものである。
The aqueous solution for clathrate hydrate formation according to the second aspect of the present invention is the aqueous solution according to the first aspect, and tetraisopentyl bromide for an aqueous solution containing tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide as a solute. The weight ratio of ammonium is 0.5% or more and 5.0% or less.

本発明の第3の形態に係る包接水和物生成用の水溶液は、第1の形態に係る水溶液であって、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの濃度が15重量%以上34.1重量%以下であり、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムを溶質として含む水溶液に対する臭化テトラisoペンチルアンモニウムの重量比率が、0.5%以上
5.0%以下であることを特徴とするものである。
The aqueous solution for clathrate hydrate production according to the third aspect of the present invention is the aqueous solution according to the first aspect, wherein the concentration of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide is 15 wt% or more and 34.1 wt%. %, And the weight ratio of tetraisopentylammonium bromide to an aqueous solution containing tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide as a solute is 0.5% or more and 5.0% or less. .

本発明の第4の形態に係る包接水和物生成用の水溶液は、第1乃至第3のいずれかの形態に係る水溶液であって、腐食抑制剤が添加されていることを特徴とするものである。   An aqueous solution for clathrate hydrate formation according to a fourth aspect of the present invention is an aqueous solution according to any one of the first to third aspects, and a corrosion inhibitor is added thereto. Is.

本発明の第5の形態に係る蓄熱剤は、第1乃至第4のいずれかの形態に係る包接水和物生成用の水溶液が水和物生成温度以下に冷却されることにより生成される包接水和物を含むことを特徴とするものである。   The heat storage agent according to the fifth aspect of the present invention is produced by cooling an aqueous solution for clathrate hydrate production according to any one of the first to fourth aspects to a hydrate production temperature or lower. Including clathrate hydrate.

本発明の第6の形態に係る蓄熱剤は、第1乃至第4のいずれかの形態に係る包接水和物生成用の水溶液が水和物生成温度以下に冷却されることにより生成される包接水和物がその水溶液又は水溶媒に分散又は懸濁してなるスラリーを含むことを特徴とするものである。   The heat storage agent according to the sixth aspect of the present invention is produced by cooling the clathrate hydrate producing aqueous solution according to any one of the first to fourth aspects to a hydrate production temperature or lower. The clathrate hydrate contains a slurry formed by dispersing or suspending the clathrate hydrate in an aqueous solution or an aqueous solvent.

本発明の第7の形態に係る蓄熱剤は、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムと過冷却防止剤としての臭化テトラisoペンチルアンモニウムと水を含んでなることを特徴とするものである。   The heat storage agent according to the seventh aspect of the present invention is characterized by comprising tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, tetraisopentylammonium bromide as a supercooling preventing agent, and water.

本発明の第8の形態に係る蓄熱剤は、第5乃至第7のいずれかの形態に係る蓄熱剤であって、腐食抑制剤が添加されていることを特徴とするものである。   The heat storage agent according to the eighth aspect of the present invention is the heat storage agent according to any one of the fifth to seventh aspects, and is characterized in that a corrosion inhibitor is added.

本発明の第9の形態に係る包接水和物又はそのスラリーの製造方法は、第1乃至第4のいずれかの形態に係る包接水和物生成用の水溶液を準備する工程と、前記水溶液を冷却して包接水和物を生成させる工程とを有することを特徴とするものである。   The method for producing a clathrate hydrate or slurry thereof according to the ninth aspect of the present invention comprises the steps of preparing an aqueous solution for clathrate hydrate production according to any one of the first to fourth aspects, And cooling the aqueous solution to form clathrate hydrate.

本発明の第10の形態に係る蓄放熱方法は、第1乃至第4のいずれかの形態に係る包接水和物生成用の水溶液をを冷却し、包接水和物を生成させることにより熱エネルギーを蓄積し、生成した包接水和物を融解させることにより熱エネルギーを放出することを特徴とするものである。   The heat storage and release method according to the tenth aspect of the present invention is to cool the aqueous solution for clathrate hydrate generation according to any one of the first to fourth aspects, thereby generating clathrate hydrate. The thermal energy is accumulated, and the generated clathrate hydrate is melted to release the thermal energy.

本発明の第11の形態に係る潜熱蓄熱剤又はその主成分を生成するための水溶液の調製方法は、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に、臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加する工程とを有することを特徴とするものである。   The method for preparing an aqueous solution for producing the latent heat storage agent or the main component thereof according to the eleventh aspect of the present invention includes a step of adding tetraisopentylammonium bromide to an aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide. It is characterized by having.

本発明の第12の形態に係る潜熱蓄熱剤又はその主成分を生成するための水溶液の調製方法は、第11の形態に係る調製方法であって、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に対する臭化テトラisoペンチルアンモニウムの重量比率を、0.5%以上
5.0%以下とすることを特徴とするものである。
The preparation method of the aqueous solution for producing the latent heat storage agent or the main component thereof according to the twelfth aspect of the present invention is the preparation method according to the eleventh aspect, and is an aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide. The weight ratio of tetraisopentylammonium bromide is 0.5% or more and 5.0% or less.

本発明の第13の形態に係る潜熱蓄熱剤又はその主成分を生成するための水溶液は、冷却されて包接水和物を生成させる水溶液であって、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムを溶質として含み、臭化テトラisoペンチルアンモニウムが添加されおり、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの濃度が15重量%以上34.1重量%以下であり、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムを溶質として含む水溶液に対する臭化テトラisoペンチルアンモニウムの重量比率が0.5%以上5.0%以下であることを特徴とするものである。   An aqueous solution for generating a latent heat storage agent or a main component thereof according to the thirteenth aspect of the present invention is an aqueous solution that is cooled to generate clathrate hydrate, and contains tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide as a solute. In addition, tetraisopentylammonium bromide is added, the concentration of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide is 15 wt% or more and 34.1 wt% or less, and tri-n-butyl n-pentyl ammonium bromide is contained as a solute. The weight ratio of tetraisopentylammonium bromide to the aqueous solution is 0.5% or more and 5.0% or less.

本発明の第14の形態に係る潜熱蓄熱剤又はその主成分となる包接水和物又はそのスラリーの製造方法は、第13の形態に係る水溶液を準備する工程と、その水溶液を冷却して包接水和物を生成させる工程とを有することを特徴とするものである。   The latent heat storage agent according to the fourteenth aspect of the present invention, or the clathrate hydrate which is the main component thereof or the slurry thereof, comprises the steps of preparing the aqueous solution according to the thirteenth aspect, and cooling the aqueous solution. And a step of producing an clathrate hydrate.

(1) 本発明によれば、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムを溶質として含む水溶液に臭化テトラisoペンチルアンモニウムが添加されているので、蓄熱剤又はその主成分となる水和物を、当該水溶液の冷却により生成させる際、過冷却を防止又は抑制することができる。臭化テトラisoペンチルアンモニウムは、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムを溶質として含む水溶液に対する臭化テトラisoペンチルアンモニウムの重量比率が所定の範囲内になるように添加されるので、過冷却防止性が優れ、かつ、添加による3〜15℃の温度範囲の潜熱量の低下を実用上の変動許容範囲内にすることができる。また、原料溶液中における水和物の生成又は凝固と融解とを頻繁に繰返しても過冷却防止効果の低下を起こりにくくすることができる。 (1) According to the present invention, tetraisopentylammonium bromide is added to an aqueous solution containing tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide as a solute. When it produces | generates by cooling of aqueous solution, overcooling can be prevented or suppressed. Tetraisopentylammonium bromide is added so that the weight ratio of tetraisopentylammonium bromide to an aqueous solution containing tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide as a solute falls within a predetermined range, so that it is possible to prevent overcooling. It is excellent, and the decrease in the latent heat amount in the temperature range of 3 to 15 ° C. due to the addition can be made within a practical fluctuation allowable range. Moreover, even if the production | generation of a hydrate in a raw material solution or coagulation | solidification and melting | fusing is repeated frequently, the fall of a supercooling prevention effect can be made hard to occur.

それ故、本発明によれば、過冷却度が低減された又は過冷却が起こりにくい包接水和物生成用の又は蓄熱剤若しくはその主成分を生成するための水溶液或いは、水和物の生成又は凝固と融解とを頻繁に繰返しても過冷却防止効果の低下が起こりにくい包接水和物生成用の又は蓄熱剤若しくはその主成分を生成するための水溶液(第1乃至第4及び第13の各形態)、過冷却が防止又は抑制されつつ原料溶液から生成され得る包接水和物を含む又はその包接水和物のスラリーを含む蓄熱剤(第5及び第6の各形態)、過冷却が防止又は抑制されつつ生成し得る蓄熱剤(第7及び第8の各形態)、過冷却度を低減又は過冷却を防止若しくは抑制しつつ包接水和物又はそのスラリーを製造する方法(第9の形態)、原料溶液中における水和物の生成又は凝固と融解とを頻繁に繰返しても過冷却防止効果の低下が起こりにくい蓄放熱方法(第10の形態)、過冷却が防止又は抑制されつつ原料溶液から生成され得る潜熱蓄熱剤又はその主成分となる包接水和物又はそのスラリーの製造方法(第14の形態)、などを実現することができる。また、蓄熱剤の単位重量当たりの潜熱量がより大きくなるように調整することが容易になる潜熱蓄熱剤又はその主成分を生成するための水溶液の調製方法(第11及び第12の形態)を実現することができる。   Therefore, according to the present invention, the generation of an aqueous solution or hydrate for generating a clathrate hydrate having a reduced degree of supercooling or hardly causing supercooling or for generating a heat storage agent or its main component. Alternatively, an aqueous solution (first to fourth and thirteenth) for generating a clathrate hydrate or for generating a heat storage agent or its main component, in which the effect of preventing overcooling hardly occurs even when solidification and melting are repeated frequently. ), A heat storage agent containing each clathrate hydrate that can be produced from the raw material solution while preventing or suppressing supercooling (or each of the clathrate hydrate slurries (the fifth and sixth forms)), A heat storage agent (seventh and eighth forms) that can be produced while preventing or suppressing supercooling, a method for producing clathrate hydrate or a slurry thereof while reducing the degree of supercooling or preventing or suppressing supercooling (Ninth embodiment) Formation of hydrate in raw material solution Is a heat storage / dissipation method in which the effect of preventing overcooling hardly occurs even when solidification and melting are repeated frequently (tenth embodiment), a latent heat storage agent that can be generated from a raw material solution while preventing or suppressing overcooling, or its main A clathrate hydrate as a component or a method for producing a slurry thereof (fourteenth embodiment) can be realized. Moreover, the preparation method (11th and 12th form) of the aqueous solution for producing | generating the latent heat storage agent or its main component which becomes easy to adjust so that the amount of latent heat per unit weight of a thermal storage agent may become larger. Can be realized.

本発明の作用効果の詳細及び実施形態又は実施形態に固有の作用効果については、別途後述する。   Details of the functions and effects of the present invention and the functions and effects unique to the embodiment or the embodiments will be described later.

(2) 臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムと臭化テトラisoペンチルアンモニウムは、臭素イオンを有するために、腐食性を有する。それ故、本発明の第4及び第8の形態によれば、原料溶液に腐食抑制剤も添加されているので、腐食が抑制された包接水和物生成用の水溶液及び蓄熱剤をそれぞれ実現することができる。 (2) Since tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide and tetraisopentylammonium bromide have bromine ions, they are corrosive. Therefore, according to the fourth and eighth embodiments of the present invention, since the corrosion inhibitor is also added to the raw material solution, an aqueous solution for clathrate hydrate generation and a heat storage agent that are inhibited from corrosion are realized. can do.

また、本発明によれば、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムを溶質として含む水溶液に過冷却防止剤として臭化テトラisoペンチルアンモニウムが添加されているので、過冷却防止剤として弗化テトラnブチルアンモニウムを添加する場合には、腐食性の高い弗素イオンを有するため腐食抑制剤を多く添加する必要があることに比べて、腐食抑制剤の添加量を少なくすることができる。本発明によれば、腐食抑制剤の添加量を少なくできるため、過冷却防止剤として弗化テトラnブチルアンモニウムを添加する時に生じる問題、すなわち、蓄熱剤を使用する環境に空気や酸素が断続的または連続的に侵入することに対応して腐食抑制剤の濃度を維持するように添加しなければならないことや、腐食抑制剤の反応物が蓄積され蓄熱剤の組成バランスが崩れ、融点の変動、使用温度範囲における潜熱量の減少、過冷却防止機能の低下を招くという問題が生じることを防ぐことができる。   Further, according to the present invention, tetraisopentylammonium bromide is added as an anti-cooling agent to an aqueous solution containing tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide as a solute. In the case of adding ammonium, the addition amount of the corrosion inhibitor can be reduced as compared with the case where it is necessary to add a large amount of the corrosion inhibitor because it has highly corrosive fluorine ions. According to the present invention, since the amount of the corrosion inhibitor added can be reduced, the problem that occurs when tetra-n-butylammonium fluoride is added as a supercooling inhibitor, that is, air or oxygen is intermittent in the environment where the heat storage agent is used. Or it must be added to maintain the concentration of the corrosion inhibitor in response to continuous intrusion, the reaction product of the corrosion inhibitor accumulates, the composition balance of the heat storage agent collapses, the melting point changes, It is possible to prevent problems such as a decrease in the amount of latent heat in the operating temperature range and a decrease in the overcooling prevention function.

本発明において採用可能な腐食抑制剤としては、蓄熱剤が密閉された環境すなわち溶存酸素が侵入しない環境で用いられる場合には、溶存する酸素を消費して腐食を抑制する脱酸型腐食抑制剤が好ましく、具体的には亜硫酸塩またはチオ硫酸塩のナトリウム塩、リチウム塩が挙げられ、この中から選ばれた少なくとも1種の腐食抑制剤を蓄熱剤に添加して腐食を抑制することができる。   As a corrosion inhibitor that can be employed in the present invention, a deoxidation type corrosion inhibitor that consumes dissolved oxygen to suppress corrosion when the heat storage agent is used in a sealed environment, that is, an environment where dissolved oxygen does not enter. Specific examples include sodium salt and lithium salt of sulfite or thiosulfate, and at least one corrosion inhibitor selected from these can be added to the heat storage agent to suppress corrosion. .

また、密閉された環境に適用可能な他の腐食抑制剤としては、金属表面に腐食を防止する被膜を形成して腐食を抑制する被膜形成型腐食抑制剤があり、具体的にはポリリン酸塩、トリポリリン酸塩、テトラポリリン酸塩、燐酸水素二塩、ピロ燐酸塩またはメタ珪酸塩のナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、リチウム塩が挙げられ、この中から選ばれた少なくとも1種の腐食防止剤を蓄熱剤に添加して腐食を抑制することができる。
これらの被膜形成型腐食抑制剤と前述した脱酸型腐食抑制剤の亜硫酸塩またはチオ硫酸塩を併用することにより、さらに腐食を抑制することができる。
さらに、密閉された環境に適用可能な他の腐食抑制剤として亜硝酸塩、ベンゾトリアゾール、ヒドラジン、エリソルビン酸塩、アスコルビン酸塩、糖類が挙げられる。
In addition, as another corrosion inhibitor applicable to a sealed environment, there is a film-forming type corrosion inhibitor that forms a film that prevents corrosion on a metal surface and suppresses corrosion, specifically, polyphosphate. , Tripolyphosphate, tetrapolyphosphate, dihydrogen phosphate, pyrophosphate or metasilicate sodium salt, potassium salt, calcium salt, lithium salt, at least one selected from among these An agent can be added to the heat storage agent to suppress corrosion.
Corrosion can be further suppressed by using these film-forming corrosion inhibitors in combination with the above-described deoxidizing corrosion inhibitor sulfites or thiosulfates.
Further, other corrosion inhibitors applicable to the sealed environment include nitrite, benzotriazole, hydrazine, erythorbate, ascorbate, and saccharide.

蓄熱剤が大気開放環境で用いられる場合には、亜鉛、マグネシウム又はカルシウムの臭化物や硫酸塩を大気開放環境下の腐食抑制剤として用いることができる。これらの中から選ばれた少なくとも1種の腐食抑制剤を添加することにより、蓄熱剤の溶液中に含まれる水酸化物イオンや炭酸イオンと、腐食抑制剤の亜鉛イオン、マグネシウムイオン又はカルシウムイオンが結びついて炭酸塩や水酸化物が生成され、これらが金属材表面に沈着して被膜を形成して腐食を抑制することができ、これらの腐食抑制剤は被膜形成型腐食抑制剤として作用している。
蓄熱剤に前述した亜鉛、マグネシウム又はカルシウムの臭化物や硫酸塩を添加し、さらに、ナトリウムやカリウム、リチウムなどのリン酸塩の中から選ばれた少なくとも1種のリン酸塩を添加して、リン酸イオンと亜鉛イオン、マグネシウムイオン又はカルシウムイオンとを結合させてリン酸塩を生成し、このリン酸塩を金属材表面に沈着させて被膜を形成して腐食を抑制することができる。ナトリウムやカリウム、リチウムなどのリン酸塩は溶解度が大きいため、効率よく被膜を形成して腐食を抑制することができる。沈殿被膜を形成させるリン酸イオンには、更に有効な効果がある。リン酸塩はpH調整剤としての作用もあるため、大気からの炭酸ガスの溶解や腐食生成物の加水分解によりpHが低くなることを防止することができる。
When the heat storage agent is used in an open air environment, bromide or sulfate of zinc, magnesium or calcium can be used as a corrosion inhibitor in the open air environment. By adding at least one type of corrosion inhibitor selected from these, hydroxide ions and carbonate ions contained in the solution of the heat storage agent, and zinc ions, magnesium ions or calcium ions of the corrosion inhibitor are added. This results in the formation of carbonates and hydroxides, which can be deposited on the metal surface to form a film to suppress corrosion, and these corrosion inhibitors act as film-forming corrosion inhibitors. Yes.
Add the aforementioned bromide or sulfate of zinc, magnesium or calcium to the heat storage agent, and then add at least one phosphate selected from phosphates such as sodium, potassium, lithium, etc. Acid ions and zinc ions, magnesium ions, or calcium ions are combined to form a phosphate, and this phosphate is deposited on the surface of the metal material to form a coating, thereby inhibiting corrosion. Since phosphates such as sodium, potassium, and lithium have high solubility, they can efficiently form a film and suppress corrosion. The phosphate ions that form the precipitation film have a more effective effect. Since phosphate also acts as a pH adjusting agent, it is possible to prevent the pH from being lowered due to dissolution of carbon dioxide from the atmosphere or hydrolysis of corrosion products.

上記の腐食抑制剤を蓄熱剤に添加することにより、融点や蓄熱量を大きく変えずに腐食性の少ない蓄熱剤を提供することができる。   By adding the above-described corrosion inhibitor to the heat storage agent, it is possible to provide a heat storage agent with less corrosivity without greatly changing the melting point and the heat storage amount.

(3) 本発明に係る蓄熱剤、特に潜熱蓄熱剤は、過冷却防止効果が高く、また水和物の生成又は凝固と融解とを頻繁に繰返しても過冷却防止効果を維持できることのみならず、3〜15℃の温度範囲で多くの冷熱を蓄積できる。このため、本発明に係る蓄熱剤は、空調向けの蓄熱剤として特に有望である。 (3) The heat storage agent according to the present invention, in particular the latent heat storage agent, has a high effect of preventing overcooling and can maintain the effect of preventing overcooling even when hydrate formation or solidification and melting are repeated frequently. A lot of cold energy can be accumulated in a temperature range of 3 to 15 ° C. For this reason, the heat storage agent according to the present invention is particularly promising as a heat storage agent for air conditioning.

3〜15℃の温度範囲で蓄熱できる潜熱蓄熱剤が空調用途に向いているとされる理由は次のとおりである。
即ち、潜熱蓄熱剤を用いた空調においては、冷熱源からの冷熱を潜熱として貯めている蓄熱剤と空調負荷の空気とを直接又は媒体を介して熱交換を行い、熱交換後の空気を空調対象の空間に送り出すことにより、その空間の温度や湿度を調整している。多くの場合、冷房空調において室内機から吹き出す冷空気の温度は一般に15℃程度であり、高くとも17℃程度である。それ以上に高い温度であると、空調対象の空間に向けて送り出すべき空気量を増やさない限り、同レベルの空調効果を得ることが困難になり、それどころか却って空調効率が低下する。そのため、冷空気に冷熱を供給する潜熱蓄熱剤は、空気との熱交換に必要な温度差(約2℃)を考慮して、15℃以下の潜熱を蓄熱できるものであることが要求される。また、空調向けの潜熱蓄熱剤の典型例である氷の場合、0℃より低い温度で冷却する必要があるため、冷凍機のCOPが低くなり、蓄冷に必要なエネルギーが大きくなり省エネルギー化ができないという問題がある。COPを高いまま維持し、省エネルギー化を実現するためには、空調向けの潜熱蓄熱剤は、5℃以上、低くとも3℃以上で蓄熱できるものであることが要求される。それ故、3〜15℃の温度範囲で蓄熱できる潜熱蓄熱剤が空調用途に向いているとされる。
The reason why the latent heat storage agent capable of storing heat in the temperature range of 3 to 15 ° C. is suitable for air conditioning applications is as follows.
That is, in air conditioning using a latent heat storage agent, heat exchange between the heat storage agent storing the cold heat from the cold source as latent heat and the air of the air conditioning load is performed directly or through a medium, and the air after the heat exchange is air-conditioned. By sending it to the target space, the temperature and humidity of the space are adjusted. In many cases, the temperature of the cold air blown out from the indoor unit in the cooling air-conditioning is generally about 15 ° C., and at most about 17 ° C. If the temperature is higher than that, it is difficult to obtain the same level of air-conditioning effect unless the amount of air to be sent out toward the space to be air-conditioned is increased. On the contrary, the air-conditioning efficiency is lowered. Therefore, the latent heat storage agent that supplies cold heat to cold air is required to be capable of storing latent heat of 15 ° C. or less in consideration of a temperature difference (about 2 ° C.) necessary for heat exchange with air. . In addition, in the case of ice, which is a typical example of a latent heat storage agent for air conditioning, it is necessary to cool at a temperature lower than 0 ° C., so the COP of the refrigerator becomes low, the energy required for cold storage increases, and energy saving cannot be achieved. There is a problem. In order to maintain COP at a high level and realize energy saving, the latent heat storage agent for air conditioning is required to be able to store heat at 5 ° C or higher and at least 3 ° C or higher. Therefore, the latent heat storage agent that can store heat in the temperature range of 3 to 15 ° C. is suitable for air conditioning applications.

しかし、空調用途に使用されると否とに拘らず、3〜15℃の温度範囲の熱エネルギーを蓄積できる蓄熱剤は、現実の使用に耐え得るものでなければならない。
例えば、トリメチロールエタン、水及び尿素を含有する水和物系の蓄熱剤主成分に、ポリグリセリンを添加した蓄熱剤(融点は10〜25℃)がある。この蓄熱剤については特開2000−256659号公報に詳しいが、その記載による限り、凝固・融解の繰返しを確認した回数は高々100回程度に留まっている。この程度の繰返し使用回数では、使用目的は限られるし、水溶液中における成分物質の分離や濃度の偏り又は冷却により生成した水和物と母相との相分離が生じると過冷却防止の効果も低下してしまうので、広く実際の使用(特に民需の使用)に耐え得るものとは言い難い。
However, a heat storage agent capable of storing thermal energy in the temperature range of 3 to 15 ° C. must be able to withstand actual use regardless of whether it is used for air conditioning.
For example, there is a heat storage agent (melting point: 10 to 25 ° C.) in which polyglycerin is added to a hydrate-based heat storage agent main component containing trimethylolethane, water, and urea. This heat storage agent is described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-256659, but as long as it is described, the number of times of confirming the repetition of solidification and melting is limited to about 100 at most. With this number of repeated uses, the purpose of use is limited, and the effect of preventing overcooling can occur if separation of component substances in the aqueous solution, concentration deviation, or phase separation between the hydrate formed by cooling and the parent phase occurs. It is difficult to say that it can withstand widespread actual use (especially for private use).

これに対し、本発明に係る蓄熱剤は、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムと臭化テトラisoペンチルアンモニウムと水とを、本発明に係る水和物生成用の水溶液は臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムと臭化テトラisoペンチルアンモニウムとを、それぞれ含有している。臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムは、水溶液の状態であれば3〜15℃の温度範囲で潜熱に相当する熱エネルギーを蓄積する。その水和物生成温度は、臭化テトラisoペンチルアンモニウムが少量添加されていても大きくは変らない。そして、臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加剤として含む原料溶液から包接水和物を生成させる際には、原料溶液の過冷却度が低減又は過冷却が防止若しくは抑制される。しかも、当該原料溶液中において水和物の生成又は凝固と融解とを1000回以上繰り返しても過冷却防止の効果は低下しない。   On the other hand, the heat storage agent according to the present invention contains tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, tetraisopentylammonium bromide and water, and the aqueous solution for producing a hydrate according to the present invention contains tri-n-butyl n-bromide. It contains pentylammonium and tetraisopentylammonium bromide, respectively. Tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide accumulates thermal energy corresponding to latent heat in a temperature range of 3 to 15 ° C. when in an aqueous solution state. The hydrate formation temperature does not change greatly even when a small amount of tetraisopentylammonium bromide is added. When the clathrate hydrate is generated from the raw material solution containing tetraisopentylammonium bromide as an additive, the degree of supercooling of the raw material solution is reduced or the supercooling is prevented or suppressed. Moreover, the effect of preventing overcooling does not decrease even if the formation or solidification and melting of the hydrate is repeated 1000 times or more in the raw material solution.

従って、本発明によれば、3〜15℃の温度範囲の熱エネルギーを蓄積でき、現実的使用に耐え得る蓄熱剤を実現することができる、という特に有益な効果を奏する。   Therefore, according to the present invention, it is possible to accumulate heat energy in the temperature range of 3 to 15 ° C., and to achieve a particularly beneficial effect that a heat storage agent that can withstand practical use can be realized.

なお、本発明によれば3〜15℃の温度範囲で蓄熱できる(潜熱)蓄熱剤、3〜15℃の範囲に水和物生成温度を有する水溶液等を実現することができるからといって、本発明が空調用途に限定されるということではない。本発明は、空調用途に使用されると否とに拘らず、3〜15℃の温度範囲の熱エネルギーを蓄積できる蓄熱剤、3〜15℃の範囲に水和物生成温度を有する水溶液等を実現することができる技術的思想である。この点、念のため申し添えておく。   According to the present invention, a heat storage agent that can store heat in a temperature range of 3 to 15 ° C (latent heat), an aqueous solution having a hydrate formation temperature in a range of 3 to 15 ° C, and the like can be realized. The invention is not limited to air conditioning applications. Regardless of whether or not the present invention is used for air conditioning, a heat storage agent capable of storing thermal energy in the temperature range of 3 to 15 ° C, an aqueous solution having a hydrate formation temperature in the range of 3 to 15 ° C, and the like. It is a technical idea that can be realized. I'll add this point just in case.

以下、実施形態により本発明を詳細に説明する。
なお、便宜的に、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムを「TBPAB」と、臭化テトラisoペンチルアンモニウムを「TiPAB」とそれぞれ略記する場合がある。
Hereinafter, the present invention will be described in detail by embodiments.
For convenience, tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide may be abbreviated as “TBPAB” and tetraisopentylammonium bromide may be abbreviated as “TiPAB”.

1. 本発明に関連する新たな知見について説明する。本発明の幾つかの形態は当該新たな知見を基礎としている。
(ア) 臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムは包接水和物を形成し、その調和融点はおよそ7℃であり、この調和融点における潜熱量は200kJ/kgである。臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムをゲスト分子とする包接水和物を含む蓄熱剤(特に当該包接水和物を主成分として含む蓄熱剤)に関して、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムを溶質として含む原料溶液を冷却する際に生じる過冷却を防止又は抑制する効果を発揮する又は維持することができる物質及びその配合組成を検討し、当該物質として臭化テトラisoペンチルアンモニウム又はその水溶液を添加することが有効であることを見出した。
1. New knowledge related to the present invention will be described. Some forms of the invention are based on this new knowledge.
(A) Tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide forms clathrate hydrate, and its harmonic melting point is about 7 ° C., and the latent heat at this harmonic melting point is 200 kJ / kg. Regarding a heat storage agent containing clathrate hydrate containing tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide as a guest molecule (particularly a heat storage agent containing clathrate hydrate as a main component), tri-n-butyl n-pentylammonium bromide as a solute Investigate substances capable of exerting or maintaining the effect of preventing or suppressing the supercooling that occurs when cooling the raw material solution contained therein, and their composition, and adding tetraisopentylammonium bromide or an aqueous solution thereof as the substance I found it effective.

本発明の特許性は何ら理論を基に予測されるものではないが、臭化テトラisoペンチルアンモニウムを、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムを溶質として含む原料溶液に添加することにより過冷却防止効果を奏する理由を推定すると、それは次のとおりである。
即ち、臭化テトラisoペンチルアンモニウムは水和物の調和融点が28℃であり、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムを溶質として含む原料溶液から生成される水和物の融点或いは臭化トリnブチルnペンチルアンモニウム水和物の融点より十分に高い。このため上記の原料溶液を冷却すると、臭化テトラisoペンチルアンモニウム水和物が臭化トリnブチルnペンチルアンモニウム水和物より先に形成される。すると、臭化テトラisoペンチルアンモニウム水和物が臭化トリnブチルnペンチルアンモニウム水和物の形成の契機又は誘発原因となる核(生成核)になり、蓄熱剤主成分となる水和物を短時間で生成させる結果、過冷却が防止又は抑制される。また、臭化テトラisoペンチルアンモニウム水和物は臭化トリnブチルnペンチルアンモニウム水和物の類縁物質であり、相溶性があり、結晶構造なども類似しているため、効果的に過冷却が防止又は抑制される。
Although the patentability of the present invention is not predicted based on any theory, it is possible to prevent overcooling by adding tetraisopentylammonium bromide to a raw material solution containing tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide as a solute. If the reason for playing is estimated, it is as follows.
In other words, tetraisopentylammonium bromide has a hydrated melting point of 28 ° C., and the melting point of hydrate or trinbutylbromide produced from a raw material solution containing tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide as a solute. It is sufficiently higher than the melting point of n-pentylammonium hydrate. Therefore, when the above raw material solution is cooled, tetraisopentylammonium bromide hydrate is formed prior to tri-n-butyl n-pentylammonium bromide hydrate. Then, the tetraisopentylammonium bromide hydrate becomes a nucleus (product nucleus) that triggers or induces the formation of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide hydrate, and the hydrate that is the main component of the heat storage agent is As a result of generating in a short time, overcooling is prevented or suppressed. Tetraisopentylammonium bromide hydrate is a related substance of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide hydrate, compatible, and similar in crystal structure. Prevented or suppressed.

また、臭化テトラisoペンチルアンモニウムはその分子を構成するアルキルがisoペンチルであることから、アルキルがnブチルである弗化テトラnブチルアンモニウムに比べて水に対する親和性が低く、水溶液として溶解している状態から容易に包接水和物を形成しやすい傾向がある。このような傾向から、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加した原料溶液を冷却すると、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に弗化テトラnブチルアンモニウムを添加した原料溶液を冷却して弗化テトラnブチルアンモニウム水和物を生成する場合に比べて、迅速に臭化テトラisoペンチルアンモニウム水和物が生成され、臭化テトラisoペンチルアンモニウム水和物が臭化トリnブチルnペンチルアンモニウム水和物の形成の契機又は誘発原因となる核(生成核)になり、効果的に過冷却が防止又は抑制される。
このような臭化テトラisoペンチルアンモニウムは弗化テトラnブチルアンモニウムに比べて水和物を形成しやすい傾向にあることは、過冷却防止剤としてより効果的であることを意味し、また、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に過冷却防止剤として臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加する量を、過冷却防止剤として弗化テトラnブチルアンモニウムを添加する場合に比べて少なくすることができ、過冷却防止剤の添加に起因する、水和物又はこれを主成分として含む蓄熱剤の熱的性質への悪影響を極力小さく抑えることできる。
Tetraisopentylammonium bromide has a lower affinity for water than tetranbutylammonium fluoride, where the alkyl constituting the molecule is isopentyl and the alkyl is nbutyl. There is a tendency to easily form clathrate hydrates from the existing state. From such a tendency, when the raw material solution obtained by adding tetraisopentylammonium bromide to an aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide is cooled, tetra-n-butylammonium fluoride is added to the aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide. Compared to the case where the added raw material solution is cooled to produce tetra-n-butylammonium fluoride hydrate, tetraisopentylammonium bromide hydrate is rapidly produced. It becomes a nucleus (product nucleus) that triggers or induces the formation of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide hydrate, and supercooling is effectively prevented or suppressed.
The tendency for such tetraisopentylammonium bromide to form hydrates compared to tetra-n-butylammonium fluoride means that it is more effective as a supercooling inhibitor, and it also has an odor. The amount of tetraisopentylammonium bromide added to the aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide as a supercooling inhibitor can be reduced compared to the case of adding tetra-n-butylammonium fluoride as a supercooling inhibitor. Moreover, the adverse effect on the thermal properties of the hydrate or the heat storage agent containing this as a main component due to the addition of the supercooling inhibitor can be minimized.

(イ) 過冷却防止剤としての臭化テトラisoペンチルアンモニウムの添加量に関しては、例えば、臭化テトラisoペンチルアンモニウムを、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に対する重量比率(百分率)が所定の範囲内になるように添加することが好ましい。当該所定の範囲の下限値未満であると、臭化テトラisoペンチルアンモニウム水和物の量が減り、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウム水和物の生成核となりにくくなり、過冷却を防止する効果が不足する。他方、当該所定の範囲の上限値超であると、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムと臭化テトラisoペンチルアンモニウムを含む水溶液から生成される水和物又は臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムと臭化テトラisoペンチルアンモニウムを含む水和物、延いては当該水和物を主成分とする蓄熱剤の潜熱量が影響を受け、3〜15℃の温度範囲で蓄熱できる潜熱量が著しく減少してしまう。
それ故、臭化テトラisoペンチルアンモニウムの添加を適量(又は適量の範囲)にすることにより、過冷却防止剤の添加による蓄熱剤主成分の熱的性質への悪影響を極力低減しつつ、過冷却防止の効果をより確実に又は効果的なものにすることができる。
(Ii) Regarding the addition amount of tetraisopentylammonium bromide as a supercooling preventive agent, for example, the weight ratio (percentage) of tetraisopentylammonium bromide to the aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide is predetermined. It is preferable to add so as to be within the range. When the amount is less than the lower limit of the predetermined range, the amount of tetraisopentylammonium bromide hydrate is reduced, and it becomes difficult to form a nucleus of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide hydrate, thereby preventing overcooling. Is lacking. On the other hand, if it exceeds the upper limit of the predetermined range, a hydrate produced from an aqueous solution containing tri-n-butyl n-pentyl ammonium bromide and tetra-iso-pentyl ammonium bromide or tri-n-butyl n-pentyl ammonium bromide and odor The amount of latent heat that can be stored in a temperature range of 3 to 15 ° C. is significantly reduced due to the influence of the latent heat amount of the hydrate containing tetraisopentylammonium bromide, and thus the heat storage agent mainly composed of the hydrate. End up.
Therefore, by making the addition of tetraisopentylammonium bromide in an appropriate amount (or in an appropriate amount range), it is possible to reduce the adverse effect on the thermal properties of the main component of the heat storage agent as much as possible by adding an anti-cooling agent, while supercooling. The effect of prevention can be made more reliable or effective.

2. 次に、過冷却防止剤としての臭化テトラisoペンチルアンモニウムの添加とその効果についてより具体的に説明する。
<測定・評価方法>
(ア) ある濃度に調製された臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に、臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加率(臭化トリnブチルnペンチルアンモニウム水溶液に対する添加した臭化テトラisoペンチルアンモニウムの重量比率)を変えて添加することにより、水和物生成用の水溶液(原料溶液)を準備する(因みに、この水溶液を冷却することにより生成する水和物は、それ自体で又は水溶液に分散又は懸濁してなるスラリーとして蓄熱剤(特に潜熱蓄熱剤)又はその主成分として使用され得るものである)。また、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加しない原料溶液も準備する。
臭化トリnブチルnペンチルアンモニウム水溶液について、その濃度が調和濃度であるとき冷却して生成される水和物の潜熱量が最大となることから、まず調和濃度(34.1重量%)の臭化トリnブチルnペンチルアンモニウム水溶液に臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加した原料溶液を調製して評価し、次いで30重量%から15重量%までの臭化トリnブチルnペンチルアンモニウム水溶液に臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加した原料溶液も調製して評価することとした。
2. Next, the addition of tetraisopentylammonium bromide as a supercooling inhibitor and the effect thereof will be described more specifically.
<Measurement and evaluation method>
(A) Tetraisopentylammonium bromide addition ratio to an aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide prepared to a certain concentration (tetraisopentylammonium bromide added to tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide aqueous solution) The aqueous solution (raw material solution) for producing the hydrate is prepared by changing the weight ratio) (the hydrate produced by cooling the aqueous solution is dispersed in the aqueous solution or by itself. A heat storage agent (particularly a latent heat storage agent) or a main component thereof as a slurry obtained by suspending. A raw material solution in which tetraisopentylammonium bromide is not added to an aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide is also prepared.
For tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide aqueous solution, the latent heat amount of the hydrate produced by cooling when the concentration is the harmonic concentration is maximized, so the odor of the harmonic concentration (34.1% by weight) is the first. A raw material solution in which tetraisopentylammonium bromide was added to an aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide was prepared and evaluated, and then 30% to 15% by weight of an aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide with tetramethylene bromide was evaluated. A raw material solution to which isopentylammonium was added was also prepared and evaluated.

上記のように準備された各原料溶液を冷却することにより生成する水和物について、以下に示す過冷却防止性、潜熱量、潜熱量比の計測及び評価を行う。この計測と評価を通じて、過冷却防止の効果が高く、かつ、3〜15℃の温度範囲の潜熱量の低下が少ない臭化テトラisoペンチルアンモニウムの好ましい添加率(臭化トリnブチルnペンチルアンモニウム水溶液に対する添加した臭化テトラisoペンチルアンモニウムの重量比率(以下「TiPAB添加率」という場合がある)の範囲を求める。   About the hydrate produced | generated by cooling each raw material solution prepared as mentioned above, the supercooling prevention property shown below, a latent heat amount, and a latent heat amount ratio are measured and evaluated. Through this measurement and evaluation, a preferable addition rate of tetraisopentylammonium bromide (tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide aqueous solution), which is highly effective in preventing supercooling and has a small decrease in latent heat in the temperature range of 3 to 15 ° C. The range of the weight ratio of tetraisopentylammonium bromide added to (hereinafter sometimes referred to as “TiPAB addition rate”) is determined.

(1)過冷却防止性
上記の要領により調製した原料溶液を3℃で24時間冷却し、水和物の結晶が生成するか否かを調べた。水和物結晶が生成すれば過冷却防止性又は過冷却防止の効果が認められると評価する。さらに、この原料溶液を3℃に冷却して水和物を生成させ、その後40℃に加熱して生成した水和物を融解させるという水和物の生成又は凝固と融解とを1000回繰返して、過冷却防止性の低下がないと認められたときに過冷却防止性能の低下がない又は過冷却防止効果の耐久性があると評価する。
(1) Supercooling prevention property The raw material solution prepared according to the above procedure was cooled at 3 ° C for 24 hours to examine whether or not hydrate crystals were formed. If a hydrate crystal is formed, it is evaluated that an effect of preventing the overcooling or preventing the overcooling is recognized. Further, this raw material solution was cooled to 3 ° C. to form a hydrate, and then heated to 40 ° C. to melt the formed hydrate, and the hydrate formation or solidification and melting were repeated 1000 times. When it is recognized that there is no deterioration in the supercooling prevention property, it is evaluated that there is no deterioration in the supercooling prevention performance or that the supercooling prevention effect is durable.

(2)潜熱量及び潜熱量比
上記の要領により調製した原料溶液の差動走査型熱量計(DSC)測定を実施し潜熱量を測定する。上記の要領により調製した原料溶液を以下の手順で加熱、冷却し、冷却することにより生成される固相物の融解時の熱量を3〜15℃の温度範囲で計測することにより潜熱量を求める。ここでいう潜熱量とは、3〜15℃の温度範囲における、潜熱に相当する熱エネルギーをいう。
1)試料を15℃まで+5℃/minの加熱速度で加熱し、試料を15℃で5分間保持する。
2)試料を15℃から3℃まで−5℃/minの冷却速度で冷却し、試料を3℃で5分間保持する。
3)試料を3℃から15℃まで+5℃/minの加熱速度で加熱し、試料を15℃で5分間保持する。
(2) Latent heat quantity and latent heat quantity ratio A differential scanning calorimeter (DSC) measurement of the raw material solution prepared by the above procedure is performed to measure the latent heat quantity. The raw material solution prepared by the above procedure is heated and cooled according to the following procedure, and the amount of latent heat is obtained by measuring the amount of heat at the time of melting of the solid phase produced by cooling in the temperature range of 3 to 15 ° C. . The amount of latent heat here refers to heat energy corresponding to latent heat in a temperature range of 3 to 15 ° C.
1) Heat the sample to 15 ° C. at a heating rate of + 5 ° C./min and hold the sample at 15 ° C. for 5 minutes.
2) The sample is cooled from 15 ° C. to 3 ° C. at a cooling rate of −5 ° C./min, and the sample is held at 3 ° C. for 5 minutes.
3) Heat the sample from 3 ° C to 15 ° C at a heating rate of + 5 ° C / min and hold the sample at 15 ° C for 5 minutes.

ある濃度に調製された臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に、臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加率を変えて添加した原料溶液を冷却して生成する水和物の3〜15℃の温度範囲における融解潜熱量をDSCを用いて計測し、最も高い潜熱量を示したTiPAB添加率における潜熱量を1として、これに対する他のTiPAB添加率における潜熱量の比をもって潜熱量比とし、潜熱量比により臭化テトラisoペンチルアンモニウムの添加率を変えたときの潜熱量の変化を評価する。   A temperature of 3 to 15 ° C. of a hydrate formed by cooling a raw material solution in which tetraisopentylammonium bromide is added to an aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide prepared to a certain concentration while changing the addition rate. The latent heat of fusion in the range was measured using DSC, the latent heat at the TiPAB addition rate that showed the highest latent heat was set to 1, and the ratio of the latent heat at other TiPAB addition rates to this is the latent heat amount ratio. The change in the amount of latent heat when the addition rate of tetraisopentylammonium bromide is changed by the ratio is evaluated.

<計測と評価の結果>
(イ)臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの34.1重量%濃度水溶液
臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの調和融点を与える濃度(34.1重量%)の水溶液(調和水溶液)に、臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加することにより、水和物生成用の水溶液を準備した。より具体的には、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウム水溶液の重量に対する臭化テトラisoペンチルアンモニウムの重量の比率(重量%)(TiPAB添加率)が異なる複数の原料溶液を準備し、かくして準備された各原料溶液に対して、上記(1)及び(2)に記載の計測と評価を行った。その結果を表1に示す。
過冷却防止の効果又は過冷却防止性があり、1000回の凝固融解繰返し後もその低下が認められなかった場合には○を、過冷却が解除されず水和物の結晶が生成しなかった場合、すなわち過冷却の効果又は過冷却防止性がない或いはその低下が認められた場合には×を、過冷却の効果又は過冷却防止性が部分的に認められた場合には△を記した。
また、過冷却が解除されず水和物の結晶が生成しなかった場合には、潜熱量は計測できなかった。
<Results of measurement and evaluation>
(I) 34.1 wt% aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide An aqueous solution (harmonic aqueous solution) having a concentration (34.1 wt-%) that gives a harmonic melting point of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide An aqueous solution for hydrate formation was prepared by adding tetraisopentylammonium. More specifically, a plurality of raw material solutions having different ratios (% by weight) of tetraisopentylammonium bromide to the weight of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide aqueous solution (wt%) (TiPAB addition rate) are prepared, and thus prepared. The measurement and evaluation described in (1) and (2) above were performed on each raw material solution. The results are shown in Table 1.
If there is an effect of preventing overcooling or preventing overcooling, and no decrease is observed after 1000 times of solidification and melting, ○ is not released, and hydrate crystals are not formed without overcooling being released. In this case, that is, when there is no supercooling effect or overcooling prevention property or when a decrease is observed, x is marked, and when the overcooling effect or overcooling prevention property is partially recognized, Δ is marked. .
In addition, when the supercooling was not released and hydrate crystals were not formed, the amount of latent heat could not be measured.

Figure 2010037446
Figure 2010037446

表1から、次のことが分かる。
〔a〕 臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの34.1重量%濃度水溶液に対して、TiPAB添加率が0.25重量%を下回ると、過冷却防止の効果がない。
〔b〕 臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの34.1重量%濃度水溶液に対して、TiPAB添加率が0.5重量%の場合に潜熱量が最大であり、5.0重量%を超えると、潜熱量比は大きく減少し、水和物が蓄熱剤又はその主成分として使用されるときの実用上の変動許容幅(20%)を超える。
Table 1 shows the following.
[A] When the addition ratio of TiPAB is less than 0.25% by weight with respect to a 34.1% by weight aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, there is no effect of preventing overcooling.
[B] With respect to a 34.1% by weight aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, the amount of latent heat is maximum when the addition rate of TiPAB is 0.5% by weight. The latent heat ratio is greatly reduced and exceeds the practical fluctuation tolerance (20%) when the hydrate is used as a heat storage agent or its main component.

上記〔b〕の結果、即ち3〜15℃の温度範囲の潜熱量がTiPAB添加率に依存するという結果は、従来の知見からは予測不能なものである。そこで、潜熱量が減少する理由について検討した。
DSC測定結果を分析した結果、TiPAB添加率が5.0重量%より大きくなると、潜熱を持つ範囲が高温側に移動している傾向がある。この現象が、TiPAB添加率が5.0重量%より大きくなると3〜15℃の温度範囲の潜熱量が減少する理由であると推定される。
The result of the above [b], that is, the result that the latent heat amount in the temperature range of 3 to 15 ° C. depends on the addition rate of TiPAB is unpredictable from the conventional knowledge. Therefore, the reason why the amount of latent heat is reduced was examined.
As a result of analyzing the DSC measurement results, when the TiPAB addition ratio is greater than 5.0% by weight, the range having latent heat tends to move to the high temperature side. This phenomenon is presumed to be the reason why the amount of latent heat in the temperature range of 3 to 15 ° C. decreases when the TiPAB addition rate exceeds 5.0% by weight.

以上の結果から、34.1重量%の臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加する場合、TiPAB添加率が0.25重量%以上で5.0重量%以下の範囲にあれば、過冷却防止性が優れ、かつ、3〜15℃の温度範囲の潜熱量が、水和物が蓄熱剤又はその主成分として使用されるときの実用上の変動許容範囲内(潜熱量比の変化が20%以下)となる、といえる。   From the above results, when adding tetraisopentylammonium bromide to an aqueous solution of 34.1% by weight of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, the TiPAB addition rate is 0.25% by weight or more and 5.0% by weight or less. If it is within the range, the supercooling prevention property is excellent, and the latent heat amount in the temperature range of 3 to 15 ° C. is within a practical fluctuation tolerance when the hydrate is used as a heat storage agent or its main component. It can be said that the change of the latent heat amount ratio is 20% or less.

(ウ)臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの30重量%濃度水溶液
更に、30重量%の臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加することにより調製又は準備される複数の原料溶液に対して、上記(1)及び(2)に記載の計測と評価を行った。その結果を表2に示す。
表2におけるTiPAB添加率、○、×、△の意味は、表1の場合と同じである。
(C) 30% strength aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide Further prepared or prepared by adding tetraisopentylammonium bromide to an aqueous solution of 30% by weight of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide The measurement and evaluation described in the above (1) and (2) were performed on a plurality of raw material solutions. The results are shown in Table 2.
The meanings of TiPAB addition rate, ○, ×, and Δ in Table 2 are the same as in Table 1.

Figure 2010037446
Figure 2010037446

表2から、次のことが分かる。
〔c〕 臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの30重量%濃度水溶液に対して、TiPAB添加率が0.25重量%を下回ると、過冷却防止の効果がない。
〔d〕 臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの30重量%濃度水溶液に対して、TiPAB添加率が0.25重量%の場合に潜熱量が最大であり、TiPAB添加率が5.0重量%を超えると、潜熱量比は大きく減少し、実用上の変動許容幅(20%)を超える。
Table 2 shows the following.
[C] When the addition ratio of TiPAB is less than 0.25% by weight with respect to a 30% by weight aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, there is no effect of preventing overcooling.
[D] With respect to a 30 wt% aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, the amount of latent heat is maximum when the addition rate of TiPAB is 0.25 wt%, and the addition rate of TiPAB is 5.0 wt%. If it exceeds, the latent heat ratio is greatly reduced, exceeding the practical fluctuation tolerance (20%).

以上の結果から、30重量%の臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加する場合、TiPAB添加率が0.25重量%以上で5.0重量%以下の範囲にあれば、過冷却防止性が優れ、かつ、3〜15℃の温度範囲の潜熱量の低下が実用上の変動許容範囲内(潜熱量比の変化が20%以下)となる、といえる。   From the above results, when adding tetraisopentylammonium bromide to an aqueous solution of 30% by weight of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, the TiPAB addition ratio is in the range of 0.25% by weight to 5.0% by weight. Therefore, it can be said that the supercooling prevention property is excellent, and the decrease in the latent heat amount in the temperature range of 3 to 15 ° C. is within the practical variation allowable range (the change in the latent heat amount ratio is 20% or less).

(エ)臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの25重量%濃度水溶液
更に、25重量%の臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加することにより調製又は準備される複数の原料溶液に対して、上記(1)及び(2)に記載の計測と評価を行った。その結果を表3に示す。
表3におけるTiPAB添加率、○、×、△の意味は、表1の場合と同じである。
(D) 25% by weight aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide Further prepared or prepared by adding tetraisopentylammonium bromide to an aqueous solution of 25% by weight of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide The measurement and evaluation described in the above (1) and (2) were performed on a plurality of raw material solutions. The results are shown in Table 3.
The meanings of TiPAB addition rate, ○, ×, and Δ in Table 3 are the same as in Table 1.

Figure 2010037446
Figure 2010037446

表3から、次のことが分かる。
〔e〕 臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの25重量%濃度水溶液に対して、TiPAB添加率が0.25重量%を下回ると、過冷却防止の効果がない。
〔f〕 臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの25重量%濃度水溶液に対して、TiPAB添加率が0.5重量%の場合に潜熱量が最大であり、TiPAB添加率が5.0重量%を超えると、潜熱量比は大きく減少し、実用上の変動許容幅(20%)を超える。
Table 3 shows the following.
[E] When the addition ratio of TiPAB is less than 0.25% by weight with respect to a 25% by weight aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, there is no effect of preventing overcooling.
[F] With respect to a 25% strength by weight aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, the amount of latent heat is maximum when the addition rate of TiPAB is 0.5% by weight, and the addition rate of TiPAB is 5.0% by weight. If it exceeds, the latent heat ratio is greatly reduced, exceeding the practical fluctuation tolerance (20%).

以上の結果から、25重量%の臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加する場合、TiPAB添加率が0.25重量%以上で5.0重量%以下の範囲にあれば、過冷却防止性が優れ、かつ、3〜15℃の温度範囲の潜熱量の低下が実用上の変動許容範囲内(潜熱量比の変化が20%以下)となる、といえる。   From the above results, when adding tetraisopentylammonium bromide to an aqueous solution of 25% by weight of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, the TiPAB addition rate is in the range of 0.25% by weight to 5.0% by weight. Therefore, it can be said that the supercooling prevention property is excellent, and the decrease in the latent heat amount in the temperature range of 3 to 15 ° C. is within the practical variation allowable range (the change in the latent heat amount ratio is 20% or less).

(オ)臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの20重量%濃度水溶液
更に、20重量%の臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加することにより調製又は準備される複数の原料溶液に対して、上記(1)及び(2)に記載の計測と評価を行った。その結果を表4に示す。
表4におけるTiPAB添加率、○、×、△の意味は、表1の場合と同じである。
(E) A 20% strength by weight aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide Further prepared or prepared by adding tetraisopentylammonium bromide to an aqueous solution of 20% by weight of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide. The measurement and evaluation described in the above (1) and (2) were performed on a plurality of raw material solutions. The results are shown in Table 4.
The meanings of TiPAB addition rate, ○, ×, and Δ in Table 4 are the same as in Table 1.

Figure 2010037446
Figure 2010037446

表4から、次のことが分かる。
〔g〕 臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの20重量%濃度水溶液に対して、TiPAB添加率が0.5重量%を下回ると、過冷却防止の効果がない。
〔h〕 臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの20重量%濃度水溶液に対して、TiPAB添加率が1.5重量%の場合に潜熱量が最大であり、TiPAB添加率が5.0重量%を超えると、潜熱量比は大きく減少し、実用上の変動許容幅(20%)を超える。
Table 4 shows the following.
[G] When the addition ratio of TiPAB is less than 0.5% by weight with respect to a 20% by weight aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, there is no effect of preventing overcooling.
[H] With respect to a 20% strength by weight aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, the amount of latent heat is maximum when the addition rate of TiPAB is 1.5% by weight, and the addition rate of TiPAB is 5.0% by weight. If it exceeds, the latent heat ratio is greatly reduced, exceeding the practical fluctuation tolerance (20%).

以上の結果から、20重量%の臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加する場合、TiPAB添加率が0.5重量%以上で5.0重量%以下の範囲にあれば、過冷却防止性が優れ、かつ、3〜15℃の温度範囲の潜熱量の低下が実用上の変動許容範囲内(潜熱量比の変化が20%以下)となる、といえる。   From the above results, when adding tetraisopentylammonium bromide to an aqueous solution of 20% by weight of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, the TiPAB addition rate is in the range of 0.5% by weight to 5.0% by weight. Therefore, it can be said that the supercooling prevention property is excellent and the decrease in the latent heat amount in the temperature range of 3 to 15 ° C. falls within the practical fluctuation allowable range (the change in the latent heat amount ratio is 20% or less).

(カ)臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの15重量%濃度水溶液
更に、15重量%の臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加することにより調製又は準備される複数の原料溶液に対して、上記(1)及び(2)に記載の計測と評価を行った。その結果を表5に示す。
表5におけるTiPAB添加率、○、×、△の意味は、表1の場合と同じである。
(F) 15% strength by weight aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide Further prepared or prepared by adding tetraisopentylammonium bromide to an aqueous solution of 15% by weight of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide. The measurement and evaluation described in the above (1) and (2) were performed on a plurality of raw material solutions. The results are shown in Table 5.
The meanings of TiPAB addition rate, ○, ×, and Δ in Table 5 are the same as in Table 1.

Figure 2010037446
Figure 2010037446

表5から、次のことが分かる。
〔i〕 臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの15重量%濃度水溶液に対して、TiPAB添加率が0.5重量%を下回ると、過冷却防止の効果がない。
〔j〕 臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの15重量%濃度水溶液に対して、TiPAB添加率が2.0重量%の場合に潜熱量が最大であり、TiPAB添加率が5.0重量%を超えると、潜熱量比は大きく減少し、実用上の変動許容幅(20%)を超える。
Table 5 shows the following.
[I] When the addition ratio of TiPAB is less than 0.5% by weight with respect to a 15% by weight aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, there is no effect of preventing overcooling.
[J] For a 15% strength by weight aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, the amount of latent heat is maximum when the addition rate of TiPAB is 2.0% by weight, and the addition rate of TiPAB is 5.0% by weight. If it exceeds, the latent heat ratio is greatly reduced, exceeding the practical fluctuation tolerance (20%).

以上の結果から、15重量%の臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加する場合、TiPAB添加率が0.5重量%以上で5.0重量%以下の範囲にあれば、過冷却防止性が優れ、かつ、3〜15℃の温度範囲の潜熱量の低下が実用上の変動許容範囲内(潜熱量比の変化が20%以下)となる、といえる。   From the above results, when tetraisopentylammonium bromide is added to an aqueous solution of 15% by weight of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, the TiPAB addition rate is in the range of 0.5% by weight to 5.0% by weight. Therefore, it can be said that the supercooling prevention property is excellent, and the decrease in the latent heat amount in the temperature range of 3 to 15 ° C. is within the practical variation allowable range (the change in the latent heat amount ratio is 20% or less).

上記〔b〕〔d〕〔f〕〔h〕〔j〕の結果、即ち3〜15℃の温度範囲の潜熱量がTiPAB添加率に依存するという結果は、従来の知見からは予測不能なものである。 The result of the above [b] [d] [f] [h] [j], that is, the result that the amount of latent heat in the temperature range of 3 to 15 ° C. depends on the addition rate of TiPAB cannot be predicted from the conventional knowledge. It is.

(キ)表1〜5の結果から、15重量%以上40重量%以下の臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加する場合、TiPAB添加率が0.5重量%以上で5.0重量%以下の範囲にあれば、過冷却防止性が優れ、かつ、3〜15℃の温度範囲の潜熱量の低下が実用上の変動許容範囲内(潜熱量比の変化が20%以下)となる、といえる。 (G) From the results in Tables 1 to 5, when adding tetraisopentylammonium bromide to an aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide of 15 wt% or more and 40 wt% or less, the addition ratio of TiPAB is 0.5 wt. % Over 5.0% by weight, the supercooling prevention property is excellent, and the decrease in the latent heat amount in the temperature range of 3 to 15 ° C is within the practical fluctuation tolerance (change in the latent heat amount ratio). Is 20% or less).

3.腐食抑制剤について
臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムを溶質として含み臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加した水溶液には、臭素イオンが存在し炭素鋼やアルミニウムの腐食の原因となるので、腐食抑制剤を添加することが好ましい。
3. About Corrosion Inhibitors In aqueous solutions containing tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide as a solute and tetraisopentylammonium bromide added, bromine ions exist and cause corrosion of carbon steel and aluminum. It is preferable to add.

腐食抑制剤としては、蓄熱剤が密閉された環境すなわち溶存酸素が侵入しない環境で用いられる場合には、溶存する酸素を消費して腐食を抑制する脱酸型腐食抑制剤が好ましく、具体的には亜硫酸塩またはチオ硫酸塩のナトリウム塩、リチウム塩が挙げられ、また金属表面に腐食を防止する被膜を形成して腐食を抑制する被膜形成型腐食抑制剤を用いてもよく、具体的にはポリリン酸塩、トリポリリン酸塩、テトラポリリン酸塩、燐酸水素二塩、ピロ燐酸塩またはメタ珪酸塩のナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、リチウム塩が挙げられ、これらの被膜形成型腐食抑制剤と前述した脱酸型腐食抑制剤の亜硫酸塩またはチオ硫酸塩を併用することにより、さらに腐食抑制効果を高めることができる。
さらに、密閉された環境に適用可能な他の腐食抑制剤として亜硝酸塩、ベンゾトリアゾール、ヒドラジン、エリソルビン酸塩、アスコルビン酸塩、糖類が挙げられる。
As the corrosion inhibitor, when used in an environment where the heat storage agent is sealed, that is, an environment where dissolved oxygen does not enter, a deoxidation type corrosion inhibitor that consumes dissolved oxygen and suppresses corrosion is preferable. May be a sodium salt or lithium salt of sulfite or thiosulfate, and a film-forming corrosion inhibitor that suppresses corrosion by forming a film that prevents corrosion on the metal surface may be used. Polyphosphate, tripolyphosphate, tetrapolyphosphate, dihydrogen phosphate, pyrophosphate or metasilicate sodium salt, potassium salt, calcium salt, lithium salt, and these film-forming corrosion inhibitors and By using sulfite or thiosulfate as the deoxidizing type corrosion inhibitor described above, the corrosion inhibition effect can be further enhanced.
Further, other corrosion inhibitors applicable to the sealed environment include nitrite, benzotriazole, hydrazine, erythorbate, ascorbate, and saccharide.

蓄熱剤が大気開放環境で用いられる場合には、亜鉛、マグネシウム又はカルシウムの臭化物や硫酸塩を大気開放環境下の腐食抑制剤として用いることができる。これらの中から選ばれた少なくとも1種の腐食抑制剤を添加することにより、蓄熱剤の溶液中に含まれる水酸化物イオンや炭酸イオンと、腐食抑制剤の亜鉛イオン、マグネシウムイオン又はカルシウムイオンが結びついて炭酸塩や水酸化物が生成され、これらが金属材表面に沈着して被膜を形成して腐食を抑制することができ、これらの腐食抑制剤は被膜形成型腐食抑制剤として作用している。
蓄熱剤に前述した亜鉛、マグネシウム又はカルシウムの臭化物や硫酸塩を添加し、さらに、ナトリウムやカリウム、リチウムなどのリン酸塩の中から選ばれた少なくとも1種のリン酸塩を添加して、リン酸イオンと亜鉛イオン、マグネシウムイオン又はカルシウムイオンとを結合させてリン酸塩を生成し、このリン酸塩を金属材表面に沈着させて被膜を形成して腐食を抑制することができる。ナトリウムやカリウム、リチウムなどのリン酸塩は溶解度が大きいため、効率よく被膜を形成して腐食を抑制することができる。
When the heat storage agent is used in an open air environment, bromide or sulfate of zinc, magnesium or calcium can be used as a corrosion inhibitor in the open air environment. By adding at least one type of corrosion inhibitor selected from these, hydroxide ions and carbonate ions contained in the solution of the heat storage agent, and zinc ions, magnesium ions or calcium ions of the corrosion inhibitor are added. This results in the formation of carbonates and hydroxides, which can be deposited on the metal surface to form a film to suppress corrosion, and these corrosion inhibitors act as film-forming corrosion inhibitors. Yes.
Add the aforementioned bromide or sulfate of zinc, magnesium or calcium to the heat storage agent, and then add at least one phosphate selected from phosphates such as sodium, potassium, lithium, etc. Acid ions and zinc ions, magnesium ions, or calcium ions are combined to form a phosphate, and this phosphate is deposited on the surface of the metal material to form a coating, thereby inhibiting corrosion. Since phosphates such as sodium, potassium, and lithium have high solubility, they can efficiently form a film and suppress corrosion.

上記の腐食抑制剤を蓄熱剤に添加することにより、融点や蓄熱量を大きく変えずに腐食性の少ない蓄熱剤を提供することができる。   By adding the above-described corrosion inhibitor to the heat storage agent, it is possible to provide a heat storage agent with less corrosivity without greatly changing the melting point and the heat storage amount.

<腐食抑制剤による腐食抑制効果の評価>
臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの34.1重量%濃度水溶液に、臭化テトラisoペンチルアンモニウムを臭化トリnブチルnペンチルアンモニウム水溶液重量に対して0.5重量%添加した基準原料溶液に腐食抑制剤を添加して密閉環境下と大気開放環境下における腐食抑制効果について評価した。
<Evaluation of corrosion inhibition effect by corrosion inhibitor>
Corrosive to a reference raw material solution in which tetraisopentylammonium bromide is added to a 34.1% by weight aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide in an amount of 0.5% by weight with respect to the weight of the tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide solution. Inhibitors were added to evaluate the corrosion inhibition effect in a sealed environment and an open atmosphere.

(ア) 密閉環境下腐食試験
基準原料溶液に表6に示す各腐食抑制剤を添加して、被検原料溶液(1〜4)を調製し、密閉容器中で炭素鋼板とアルミニウム板を浸漬し90℃にて1週間保持したのち、重量減少量を測定して腐食速度を求めた。その結果を表6に併せて示す。
(A) Corrosion test in a sealed environment Add each corrosion inhibitor shown in Table 6 to the standard raw material solution to prepare the test raw material solutions (1 to 4), and immerse the carbon steel plate and aluminum plate in a sealed container. After holding at 90 ° C. for one week, the weight loss was measured to determine the corrosion rate. The results are also shown in Table 6.

Figure 2010037446
Figure 2010037446

亜硫酸ナトリウムを添加した場合(被検原料溶液1)には、腐食抑制剤を添加しない場合(被検原料溶液4)に比して、炭素鋼では腐食速度が0.19mm/年から0.06mm/年になり、アルミニウムでは腐食速度が0.004mm/年から0.001mm/年になった。いずれの場合にも腐食速度を3分の1以下に抑制でき、腐食抑制効果が認められた。
ポリリン酸ナトリウムを添加した場合(被検原料溶液2)にも、腐食抑制剤を添加しない場合(被検原料溶液4)に比して、炭素鋼では腐食速度が0.19mm/年から0.06mm/年になり、アルミニウムでは腐食速度が0.004mm/年から0.001mm/年になった。いずれの場合にも亜硫酸ナトリウムを添加した場合と同様に腐食速度を3分の1以下に抑制でき、腐食抑制効果が認められた。
亜硫酸ナトリウムとポリリン酸ナトリウムを併用した場合(被検原料溶液3)には、腐食抑制剤を添加しない場合(被検原料溶液4)に比して、炭素鋼では腐食速度が0.19mm/年から0.04mm/年になり、アルミニウムでは腐食速度が0.004mm/年から0.001mm/年になった。炭素鋼では各腐食抑制剤を単独で用いたときよりも高い腐食抑制効果が認められた。
いずれの場合でも炭素鋼もアルミニウムも全面腐食の形態を呈しており、局部腐食の発生はなかった。なお、上述した他の腐食抑制剤でも同様に腐食を十分に抑制できる効果があることを確認した。
When sodium sulfite is added (test raw material solution 1), the corrosion rate of carbon steel is 0.19 mm / year to 0.06 mm, compared with the case where no corrosion inhibitor is added (test raw material solution 4). The corrosion rate of aluminum has changed from 0.004 mm / year to 0.001 mm / year. In any case, the corrosion rate could be suppressed to 1/3 or less, and the corrosion inhibitory effect was recognized.
Compared with the case where sodium polyphosphate is added (test raw material solution 2) and the case where no corrosion inhibitor is added (test raw material solution 4), the corrosion rate of carbon steel is 0.19 mm / year to 0.000. The corrosion rate of aluminum was changed from 0.004 mm / year to 0.001 mm / year. In any case, the corrosion rate could be suppressed to 1/3 or less as in the case of adding sodium sulfite, and the corrosion inhibitory effect was recognized.
When sodium sulfite and sodium polyphosphate are used together (test raw material solution 3), the corrosion rate of carbon steel is 0.19 mm / year, compared to the case where no corrosion inhibitor is added (test raw material solution 4). From 0.04 mm / year, the corrosion rate of aluminum was changed from 0.004 mm / year to 0.001 mm / year. Carbon steel showed a higher corrosion inhibitory effect than when each corrosion inhibitor was used alone.
In either case, both carbon steel and aluminum exhibited a form of general corrosion, and no local corrosion occurred. In addition, it confirmed that there was an effect which can fully suppress corrosion similarly with the other corrosion inhibitor mentioned above.

(イ) 大気開放環境下腐食試験
基準原料溶液に表7に示す各腐食抑制剤を添加して、被検原料溶液(5〜8)を調製し、リービッヒ冷却管を付けて、蒸発を防止しながら被検原料溶液が大気と接するようにした容器中で炭素鋼板とアルミニウム板を浸漬し90℃にて1週間保持したのち、重量減少量を測定して腐食速度を求めた。その結果を表7に併せて示す。
(B) Corrosion test in open air environment Each corrosion inhibitor shown in Table 7 is added to the reference raw material solution to prepare the test raw material solution (5-8), and the Liebig condenser is attached to prevent evaporation. While the carbon steel plate and the aluminum plate were immersed in a container in which the test raw material solution was in contact with the atmosphere and held at 90 ° C. for 1 week, the weight loss was measured to determine the corrosion rate. The results are also shown in Table 7.

Figure 2010037446
Figure 2010037446

炭素鋼では硫酸亜鉛を添加した場合(被検原料溶液5)には、腐食抑制剤を添加しない場合(被検原料溶液8)に比して、腐食速度が0.34mm/年から0.13mm/年になり、腐食速度を2分の1以下に抑制でき、腐食抑制効果が認められた。アルミニウムでは腐食抑制剤を添加しない場合(被検原料溶液8)では腐食速度が0.007mm/年であり、孔食が発生したが、硫酸亜鉛を添加した場合(被検原料溶液5)には、腐食速度が0.002mm/年であり、孔食は認められず、腐食速度を3分の1以下に抑制でき、孔食を防止して腐食抑制効果が認められた。
ポリリン酸ナトリウムを添加した場合(被検原料溶液6)にも、腐食抑制剤を添加しない場合(被検原料溶液8)に比して、炭素鋼では腐食速度が0.34mm/年から0.16mm/年になり、アルミニウムでは腐食速度が0.007mm/年から0.003mm/年になり、孔食を防止した。いずれの場合にも腐食速度を2分の1以下に抑制でき、腐食抑制効果が認められた。
硫酸亜鉛とポリリン酸ナトリウムを併用した場合(被検原料溶液7)には、腐食抑制剤を添加しない場合(被検原料溶液8)に比して、炭素鋼では腐食速度が0.34mm/年から0.05mm/年になり、アルミニウムでは腐食速度が0.007mm/年から0.001mm/年になり、孔食を防止した。炭素鋼では各腐食抑制剤を単独で用いたときよりも高い腐食抑制効果が認められた。
いずれの腐食抑制剤を添加した場合でも炭素鋼もアルミニウムも全面腐食の形態を呈しており、孔食など局部腐食の発生はなかった。特に孔食は配管や容器内部の蓄熱材の漏洩に繋がるため、腐食抑制剤を添加することで、孔食を抑制できることの効果が大きい。なお、上述した他の腐食抑制剤でも同様に腐食を十分に抑制できる効果があることを確認した。
In carbon steel, when zinc sulfate is added (test raw material solution 5), the corrosion rate is 0.34 mm / year to 0.13 mm, compared with the case where no corrosion inhibitor is added (test raw material solution 8). / Year, it was possible to suppress the corrosion rate to half or less, and the corrosion inhibitory effect was recognized. In the case where no corrosion inhibitor is added in aluminum (test raw material solution 8), the corrosion rate is 0.007 mm / year and pitting corrosion occurs, but in the case where zinc sulfate is added (test raw material solution 5). The corrosion rate was 0.002 mm / year, no pitting corrosion was observed, the corrosion rate could be suppressed to 1/3 or less, and pitting corrosion was prevented and a corrosion inhibiting effect was recognized.
Compared to the case where sodium polyphosphate is added (test raw material solution 6) and the case where no corrosion inhibitor is added (test raw material solution 8), the corrosion rate of carbon steel is 0.34 mm / year to 0.000. At 16 mm / year, the corrosion rate of aluminum was changed from 0.007 mm / year to 0.003 mm / year to prevent pitting corrosion. In either case, the corrosion rate could be suppressed to half or less, and a corrosion suppressing effect was recognized.
In the case of using zinc sulfate and sodium polyphosphate together (test raw material solution 7), the corrosion rate of carbon steel is 0.34 mm / year compared to the case where no corrosion inhibitor is added (test raw material solution 8). The corrosion rate of aluminum was 0.007 mm / year to 0.001 mm / year, preventing pitting corrosion. Carbon steel showed a higher corrosion inhibitory effect than when each corrosion inhibitor was used alone.
Even when any corrosion inhibitor was added, both carbon steel and aluminum exhibited a form of general corrosion, and local corrosion such as pitting corrosion did not occur. In particular, pitting corrosion leads to leakage of the heat storage material inside the pipe and the container, so that the effect of suppressing pitting corrosion is great by adding a corrosion inhibitor. In addition, it confirmed that there was an effect which can fully suppress corrosion similarly with the other corrosion inhibitor mentioned above.

4.蓄熱剤又はその主成分を生成するための水溶液の調製方法について
(ア) 15重量%以上34.1重量%(調和濃度)以下の濃度に調製された臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に、臭化テトラisoペンチルアンモニウム又は臭化テトラisoペンチルアンモニウムの水溶液を添加して水和物生成用或いは蓄熱剤又はその主成分を生成するための水溶液を準備する。このとき、臭化テトラisoペンチルアンモニウム又は臭化テトラisoペンチルアンモニウムの水溶液の添加量は、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に対する臭化テトラisoペンチルアンモニウムの重量比率が0.5%以上5.0%以下となるように添加する。このように調製することにより、過冷却防止性が優れて、かつ、3〜15℃の温度範囲の潜熱量の低下が少ない水和物であって、蓄熱剤若しくはその主成分となるものを得ることができる。
4). About the preparation method of the aqueous solution for producing the heat storage agent or its main component (a) An aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide prepared to a concentration of 15 wt% or more and 34.1 wt% (harmonic concentration) or less Then, an aqueous solution for producing a hydrate or a heat storage agent or a main component thereof is prepared by adding an aqueous solution of tetraisopentylammonium bromide or tetraisopentylammonium bromide. At this time, the amount of tetraisopentylammonium bromide or an aqueous solution of tetraisopentylammonium bromide is such that the weight ratio of tetraisopentylammonium bromide to the aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide is 0.5% or more. Add so that it is less than 0.0%. By preparing in this way, a hydrate that is excellent in supercooling prevention and has a small decrease in latent heat in the temperature range of 3 to 15 ° C., which is a heat storage agent or its main component is obtained. be able to.

水和物生成用の水溶液の冷却により生成する水和物が蓄積する潜熱に相当する熱エネルギーは、その水溶液におけるゲスト分子の濃度が調和濃度であるときに最大となる。それ故、水和物を主成分として含む蓄熱剤の潜熱量をより多くするためには、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液が調和濃度(34.1重量%)であることが好ましい。
調和濃度より小さい濃度又は大きい濃度の臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液を用いれば、水和物生成用の水溶液の冷却により生成する水和物の融点を調和融点より低くすることができる。
The thermal energy corresponding to the latent heat accumulated by the hydrate produced by cooling the aqueous solution for producing hydrate is maximized when the concentration of guest molecules in the aqueous solution is a harmonic concentration. Therefore, in order to increase the latent heat amount of the heat storage agent containing hydrate as a main component, it is preferable that the aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide has a harmonic concentration (34.1% by weight).
If an aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide having a concentration lower than or higher than the harmonic concentration is used, the melting point of the hydrate produced by cooling the aqueous solution for producing the hydrate can be made lower than the harmonic melting point.

(イ) 過冷却防止剤として臭化テトラisoペンチルアンモニウムを臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に添加する場合、臭化テトラisoペンチルアンモニウムの粉末を添加してもよいし、臭化テトラisoペンチルアンモニウムの水溶液として添加してもよい。蓄熱剤又はその主成分を生成するための水溶液の調製するためには、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液と臭化テトラisoペンチルアンモニウムの水溶液を混合してもよいし、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの粉末と臭化テトラisoペンチルアンモニウムの粉末に水を投入して混合してもよく、水にこれらの粉末を投入して混合してもよく、いずれにおいても同じ結果になることは言うまでもない。 (I) When tetraisopentylammonium bromide is added to an aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide as a supercooling inhibitor, tetraisopentylammonium bromide powder may be added, or tetraisobromide bromide. You may add as an aqueous solution of pentylammonium. In order to prepare an aqueous solution for producing the heat storage agent or its main component, an aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide and an aqueous solution of tetraisopentylammonium bromide may be mixed, or tri-n-bromide. Water may be added to butyl n-pentylammonium powder and tetraisopentylammonium bromide powder and mixed, or these powders may be added to water and mixed. Needless to say.

(ウ) 臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液の過冷却を防止するためには、リン酸水素二ナトリウムを過冷却防止剤として添加してもよい。
臭化テトラisoペンチルアンモニウムとリン酸水素二ナトリウムを過冷却防止剤として併用して添加して、より効果的に過冷却を防止することができる。例えば、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加する際、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に対してリン酸水素二ナトリウムを添加し、臭化テトラisoペンチルアンモニウムと併用すれば、臭化テトラisoペンチルアンモニウムだけを添加した場合に比して、過冷却防止の効果が高まる。それ故、この併用によれば、臭化テトラisoペンチルアンモニウムの添加率を低減させても同水準の過冷却防止の効果を得ることができるとともに、臭化テトラisoペンチルアンモニウムの添加に起因する、水和物又はこれを主成分として含む蓄熱剤の潜熱量の変化を小さく抑えることできる。
臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に添加される臭化テトラisoペンチルアンモニウムが、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に対する臭化テトラisoペンチルアンモニウムの重量比率が0.5%以上5.0%以下となる範囲内である場合には、リン酸水素二ナトリウムの添加量は、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に対して0.1〜2.0重量%とするのが好適である。
(C) In order to prevent supercooling of the aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, disodium hydrogen phosphate may be added as a supercooling inhibitor.
By adding tetraisopentylammonium bromide and disodium hydrogen phosphate as a supercooling inhibitor in combination, supercooling can be prevented more effectively. For example, when adding tetraisopentylammonium bromide to an aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, disodium hydrogen phosphate is added to the aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, and tetraisobromide bromide is added. When used in combination with pentylammonium, the effect of preventing overcooling is enhanced as compared with the case where only tetraisopentylammonium bromide is added. Therefore, according to this combined use, even if the addition rate of tetraisopentylammonium bromide is reduced, the same level of supercooling prevention effect can be obtained, and due to the addition of tetraisopentylammonium bromide, A change in the amount of latent heat of the hydrate or the heat storage agent containing this as a main component can be suppressed to be small.
4. Tetraisopentylammonium bromide added to an aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide has a weight ratio of tetraisopentylammonium bromide to an aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide of 0.5% or more. When it is within the range of 0% or less, the amount of disodium hydrogen phosphate added is preferably 0.1 to 2.0% by weight with respect to the aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide. It is.

(エ) 臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液の過冷却を防止するためには、脂肪族カルボン酸の金属塩、例えばステアリン酸ナトリウム、パルミチン酸カリウムを過冷却防止剤として添加してもよい。
臭化テトラisoペンチルアンモニウムと脂肪族カルボン酸の金属塩を過冷却防止剤として併用して添加して、より効果的に過冷却を防止することができる。例えば、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加する際、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に対して脂肪族カルボン酸の金属塩を添加し、臭化テトラisoペンチルアンモニウムと併用すれば、臭化テトラisoペンチルアンモニウムだけを添加した場合に比して、過冷却防止の効果が高まる。それ故、この併用によれば、臭化テトラisoペンチルアンモニウムの添加率を低減させても同水準の過冷却防止の効果を得ることができるとともに、臭化テトラisoペンチルアンモニウムの添加に起因する、水和物又はこれを主成分として含む蓄熱剤の潜熱量の変化を小さく抑えることできる。
臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に添加される臭化テトラisoペンチルアンモニウムが、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に対する臭化テトラisoペンチルアンモニウムの重量比率が0.5%以上5.0%以下となる範囲内である場合には、脂肪族カルボン酸の金属塩の添加量は、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に対して0.1〜2.0重量%とするのが好適である。
(D) In order to prevent overcooling of an aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, a metal salt of an aliphatic carboxylic acid such as sodium stearate or potassium palmitate may be added as a supercooling inhibitor. .
Tetraisopentylammonium bromide and a metal salt of an aliphatic carboxylic acid can be added together as a supercooling inhibitor to prevent supercooling more effectively. For example, when tetraisopentylammonium bromide is added to an aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, a metal salt of an aliphatic carboxylic acid is added to the aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, and bromide is added. When used in combination with tetraisopentylammonium, the effect of preventing overcooling is enhanced as compared with the case where only tetraisopentylammonium bromide is added. Therefore, according to this combined use, even if the addition rate of tetraisopentylammonium bromide is reduced, the same level of supercooling prevention effect can be obtained, and due to the addition of tetraisopentylammonium bromide, A change in the amount of latent heat of the hydrate or the heat storage agent containing this as a main component can be suppressed to be small.
4. Tetraisopentylammonium bromide added to an aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide has a weight ratio of tetraisopentylammonium bromide to an aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide of 0.5% or more. When it is within the range of 0% or less, the addition amount of the metal salt of the aliphatic carboxylic acid is 0.1 to 2.0% by weight with respect to the aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide. Is preferred.

最後に、本発明の技術的範囲は、以上の実施形態によって限定されるものではなく、本発明の要旨を変更することなく様々な形態で実施することができる。例えば、以上において明記のない物質を添加するという実施形態は、本発明の奏効性を阻害しない限り、本発明の技術的範囲に属するものである。また、本発明の技術的範囲は、均等の範囲まで及ぶものである。   Finally, the technical scope of the present invention is not limited by the above embodiments, and can be implemented in various forms without changing the gist of the present invention. For example, an embodiment in which a substance not specified above is added belongs to the technical scope of the present invention as long as the efficacy of the present invention is not inhibited. The technical scope of the present invention extends to an equivalent range.

Claims (11)

臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムを溶質として含み、臭化テトラisoペンチルアンモニウムが過冷却防止剤として添加されていることを特徴とする包接水和物生成用の水溶液。 An aqueous solution for clathrate hydrate formation, comprising tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide as a solute and tetraisopentylammonium bromide added as a supercooling inhibitor. 臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムを溶質として含む水溶液に対する臭化テトラisoペンチルアンモニウムの重量比率が、0.5%以上 5.0%以下であることを特徴とする請求項1に記載の包接水和物生成用の水溶液。 The inclusion according to claim 1, wherein a weight ratio of tetraisopentylammonium bromide to an aqueous solution containing tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide as a solute is 0.5% or more and 5.0% or less. Aqueous solution for hydrate formation. 臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの濃度が15重量%以上34.1重量%以下であり、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムを溶質として含む水溶液に対する臭化テトラisoペンチルアンモニウムの重量比率が、0.5%以上 5.0%以下であることを特徴とする請求項1に記載の包接水和物生成用の水溶液。 The concentration of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide is 15 to 34.1% by weight, and the weight ratio of tetraisopentylammonium bromide to an aqueous solution containing tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide as a solute is 0. The aqueous solution for clathrate hydrate formation according to claim 1, wherein the aqueous solution is 0.5% or more and 5.0% or less. 腐食抑制剤が添加されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の包接水和物生成用の水溶液。 The aqueous solution for clathrate hydrate formation according to any one of claims 1 to 3, wherein a corrosion inhibitor is added. 請求項1乃至4のいずれかに記載の包接水和物生成用の水溶液が水和物生成温度以下に冷却されることにより生成される包接水和物を含むことを特徴とする蓄熱剤。 The heat storage agent characterized by including the clathrate hydrate produced | generated when the aqueous solution for clathrate hydrate production | generation in any one of Claim 1 thru | or 4 is cooled below to hydrate formation temperature . 請求項1乃至4のいずれかに記載の包接水和物生成用の水溶液が水和物生成温度以下に冷却されることにより生成される包接水和物がその水溶液又は水溶媒に分散又は懸濁してなるスラリーを含むことを特徴とする蓄熱剤。 The clathrate hydrate produced when the aqueous solution for clathrate hydrate formation according to any one of claims 1 to 4 is cooled to a hydrate production temperature or lower is dispersed in the aqueous solution or an aqueous solvent. A heat storage agent comprising a slurry obtained by suspending. 臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムと、過冷却防止剤としての臭化テトラisoペンチルアンモニウムと、水を含んでなることを特徴とする蓄熱剤。 A heat storage agent comprising tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide, tetraisopentylammonium bromide as a supercooling inhibitor, and water. 請求項1乃至4のいずれかに記載の包接水和物生成用の水溶液を準備する工程と、前記水溶液を冷却して包接水和物を生成させる工程とを有することを特徴とする包接水和物又はそのスラリーの製造方法。 A package comprising the steps of: preparing an aqueous solution for producing clathrate hydrate according to any one of claims 1 to 4; and cooling the aqueous solution to produce clathrate hydrate. A method for producing a wet hydrate or a slurry thereof. 請求項1乃至4のいずれかに記載の包接水和物生成用の水溶液を冷却し、包接水和物を生成させることにより熱エネルギーを蓄積し、生成した包接水和物を融解させることにより熱エネルギーを放出することを特徴とする蓄放熱方法。 The aqueous solution for clathrate hydrate formation according to any one of claims 1 to 4 is cooled to generate clathrate hydrate, thereby accumulating heat energy and melting the clathrate hydrate produced. A heat storage / dissipation method characterized in that heat energy is released. 潜熱蓄熱剤又はその主成分を生成するための水溶液の調製方法であって、臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に、臭化テトラisoペンチルアンモニウムを添加する工程とを有することを特徴とする水溶液の調製方法。 A method for preparing an aqueous solution for producing a latent heat storage agent or a main component thereof, comprising a step of adding tetraisopentylammonium bromide to an aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide. Preparation method of aqueous solution. 臭化トリnブチルnペンチルアンモニウムの水溶液に対する臭化テトラisoペンチルアンモニウムの重量比率を、0.5%以上 5.0%以下とすることを特徴とする請求項10に記載の水溶液の調製方法。 The method for preparing an aqueous solution according to claim 10, wherein the weight ratio of tetraisopentylammonium bromide to the aqueous solution of tri-n-butyl-n-pentylammonium bromide is 0.5% or more and 5.0% or less.
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